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生命科学 · 代谢 · 植物生理学

细胞呼吸与耗氧量

细胞呼吸使有机物质中的能量可用于细胞活动。在比较氧气消耗时,将生物量和温度进行匹配。

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细胞呼吸与耗氧量
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意义与机制

在厌氧呼吸中,有机物质被分解,同时电子得以转移,并且氧气作为最终电子受体被使用。植物也在活细胞中进行呼吸。

由于样品的数量较多,整体的氧耗可能会增加,因此我们将比较单位质量下的消耗速率。虽然温度的升高可以加速酶的反应,但这并不一定意味着普遍的增加。

关系与条件

Q10 是 10°C 温度变化对应的速率比值。该模拟程序使用 Q10=2,用于将温度与初始消耗速率相关联,但这是一个基于经验的假设模型。

高温造成的损伤、氧气耗竭以及不同类型的代谢差异,均不符合简单的指数模型。仅仅测量氧气消耗,并不能以相同的方式计算所有生物体的整体代谢。

观察实验中需要注意的事物

如果氧气充足,速度会随着 10°C 升高而加倍,总速度与质量成比例。当氧气变得稀少时,消耗速率降低,并变为非负值。煮过的种子为 0。

这是一个虚拟模型,假设恒定温度、密封、无泄漏,以及 KOH 完全吸收 CO₂。 使用 k=0.02 mL/(g·s),Q10=2,当氧气量低于 1 mL 时,速度会与氧气量成比例下降。 假设所有初始氧气均可利用。 移动尺的移动距离是一个解释性的尺,不涉及气体温度和压力变化,实际 KOH 危险操作,以及不同物种/变质。

关键关系与符号

v₀ = k·质量·2^((T−20)/10) · Q10=2

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
Q1010°C 温度变化时的速率比无单位
v₀初始氧气消耗速率氧气量/时间

工作实例

为什么气体体积减少,尽管呼吸的种子产生 CO₂?

假设 KOH 在封闭呼吸系统中吸收 CO₂。剩余气体损失代表氧气消耗。煮过的种子为对照组,其呼吸速率为 0。

常见误解

  • 声明说植物仅进行光合作用,而不会进行细胞呼吸,是不正确的。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 生物学 2版 (英文)