植物呼吸实验：气体变化与热量释放

实验七　验证植物呼吸过程中气体的变化和释放热量

一、实验目的

1．知道植物呼吸过程中存在气体的变化和能量释放；

2．尝试设计实验验证植物呼吸过程中所发生的气体变化和能量释放；

3．能够依据实验现象分析总结得出实验结论；

4．在实验过程中发现问题并尝试用科学的方法解决问题并尝试优化实验过程。

二、实验准备

1．材料准备

新鲜菠菜、大豆种子（干）、澄清石灰水等

2．用具准备

广口瓶、保温瓶、温度计、纱布、透明塑料袋、橡皮管、橡皮筋、止水夹、蜡烛、火柴、酒精灯、烧杯、纱布、棉花、铁架台（带铁圈）等

三、实验过程

（一）验证植物呼吸产生二氧化碳

1．取A、B两只保鲜袋，在A袋内装入新鲜菠菜，B袋内不放任何材料。分别向A、B两袋内插入橡皮管，扎紧袋口，并用止水夹扎紧橡皮管。

2．将两只袋子都放到黑暗处，24h后取出。

3．取A、B两袋，将橡皮管分别通入盛有澄清石灰水的锥形瓶中，移开止水夹，轻轻地挤压塑料袋，观察记录石灰水的变化。

4．分析实验现象，得出结论：A袋中的气体使澄清石灰水变浑浊，B袋中的气体通入到澄清石灰水中无变化，说明植物呼吸释放出二氧化碳。

（二）验证植物呼吸消耗氧气

1．取等量的用沸水处理过的菠菜和新鲜的菠菜分别装入甲、乙两只广口瓶中，同时放在温暖处，并封闭、遮光处理24h。

2．分别将点燃的蜡烛迅速伸入到甲、乙两瓶中，观察和记录蜡烛的燃烧情况。

3．分析实验现象，得出结论：甲广口瓶中蜡烛可以燃烧较长时间，而乙广口瓶中蜡烛迅速熄灭。说明植物体呼吸消耗氧气。

（三）验证种子呼吸过程中释放热量(www.xing528.com)

1．取3个烧杯和3个保温杯，分别编号1、2、3，分别称取质量相同的大豆种子3份，装入到烧杯中。

2．1号烧杯中的大豆种子加入适量的水使其萌发，2号烧杯中的大豆种子高温炒熟，3号烧杯中的大豆种子不作任何处理。

3．分别将对应编号的烧杯中的大豆种子装入到保温瓶中，将温度计插入到保温瓶中，示数在瓶口外侧，用棉花将瓶口密封，倒置在铁架台上固定。

4．读取3个保温瓶的初始读数，然后静置24小时后，再次读取示数，比较结果得出结论。

图6－21　植物呼吸作用释放热量装置图

表6－4　实验结果记录表

四、特别提醒

1．实验过程中要注意装置的密封性，例如：塑料袋要完好无损，透明塑料袋的口与橡皮管的连接处要扎紧，橡皮管也要扎紧，广口瓶也要密封好，否则影响实验结果。

2．塑料袋要尽量大一些，广口瓶和塑料袋中的菠菜也要尽量多放一些，以便消耗较多的氧气或产生足够的二氧化碳气体，使实验现象更加明显。

五、信息库

植物呼吸是指植物在有氧条件下，将有机化合物氧化，产生二氧化碳和水的过程。植物组织在供氧不足或无氧时，其中的有机物可以部分分解，产生少量二氧化碳并释放少量能量，这就是发酵作用，又称为无氧呼吸，与此相区别，氧气供应充分时的呼吸也称为有氧呼吸。

影响呼吸速率最显著的环境因素有温度、空气成分、水分和光照等。

（1）温度

温度能影响呼吸作用。一般而言，在一定的温度范围内，植物呼吸强度随着温度的升高而增强。根据温度对呼吸强度的影响原理，在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度，以减少呼吸消耗。温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准，否则细胞受损，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。

（2）氧气

氧气是植物正常呼吸的重要因子，氧气不足直接影响呼吸速率，也影响到呼吸的性质。绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸，大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳。酒精对细胞有毒害作用，所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生，氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。微生物的无氧呼吸称为发酵，氧气对发酵有抑制作用。根据氧对呼吸作用影响的原理，在贮存蔬菜、水果时就降低氧的浓度，一般降到无氧呼吸的消失点，如降得太低，植物组织就进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物（如酒精）往往对细胞有一定的毒害作用，从而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。

（3）二氧化碳

增加二氧化碳的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释。据此原理，在蔬菜和水果的保鲜中，增加二氧化碳的浓度也具有良好的保鲜效果。