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生命科學 · 代謝 · 植物生理學

細胞呼吸與耗氧量

細胞呼吸使有機物質中的能量可用於細胞活動。在比較氧氣消耗時,將生物量和溫度進行匹配。

相關實驗:細胞呼吸與耗氧量 →
細胞呼吸與耗氧量
細胞呼吸與耗氧量實驗場景 →

意義與機制

在厭氧呼吸中,有機物質被分解,同時電子得以轉移,並且氧氣作為最終電子受體被使用。植物也在活細胞中進行呼吸。

由於樣品的數量較多,整體的氧耗可能會增加,因此我們將比較單位質量下的消耗速率。雖然溫度的升高可以加速酵素的反應,但這並不一定意味著普遍的增加。

關係與條件

Q10 是 10°C 溫度變化對應的速率比值。該模擬程式使用 Q10=2,用於將溫度與初始消耗速率相關聯,但這是一個基於經驗的假設模型。

高溫造成的損傷、氧氣耗竭以及不同型別的代謝差異,均不符合簡單的指數模型。僅僅測量氧氣消耗,並不能以相同的方式計算所有生物體的整體代謝。

觀察實驗中需要注意的事物

如果氧氣充足,速度會隨著 10°C 升高而加倍,總速度與質量成比例。當氧氣變得稀少時,消耗速率降低,並變為非負值。煮過的種子為 0。

這是一個虛擬模型,假設恆定溫度、密封、無洩漏,以及 KOH 完全吸收 CO₂。 使用 k=0.02 mL/(g·s),Q10=2,當氧氣量低於 1 mL 時,速度會與氧氣量成比例下降。 假設所有初始氧氣均可利用。 移動尺的移動距離是一個解釋性的尺,不涉及氣體溫度和壓力變化,實際 KOH 危險操作,以及不同物種/變質。

關鍵關係與符號

v₀ = k·質量·2^((T−20)/10) · Q10=2

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
Q1010°C 溫度變化時的速率比無單位
v₀初始氧氣消耗速率氧氣量/時間

透過範例確認

為什麼氣體體積減少,儘管呼吸的種子產生 CO₂?

假設 KOH 在封閉呼吸系統中吸收 CO₂。剩餘氣體損失代表氧氣消耗。煮過的種子為對照組,其呼吸速率為 0。

常見誤解

  • 宣告說植物僅進行光合作用,而不會進行細胞呼吸,是不正確的。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 生物學 2版 (英文)