植物呼吸作用

國中生物氧氣受限條件下的虛擬種子呼吸測定:等溫理想氣體壓力與診斷用壓力計

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關於此實驗

透過追蹤氧氣消耗量、二氧化碳生成量以及由此產生的壓力訊號,測量密封種子樣本的呼吸。比較同一樣本在吸收與不吸收二氧化碳時的情況。

學習目標

  • 將氣體消耗與可測量的壓力變化連結起來。
  • 說明為什麼移除呼吸產生的二氧化碳會改變呼吸計的訊號。
  • 比較溫度與氧氣供應量時,不要混淆呼吸速率與可用氧氣總量。

使用方法

  1. 1讓種子腔運作六小時,並記錄氧氣消耗量和壓力計液面高度。
  2. 2在呼吸商為1時停用二氧化碳吸收,並重複實驗。
  3. 3在質量和初始氧氣供應量相同的條件下比較兩種溫度。
  4. 4將氧氣百分比設為零,並檢查預測的有氧呼吸情況。

模型

在溫度固定時,壓力變化測量的是氣體的淨損失,而不只是氧氣的損失。
診斷用水壓計會將壓力轉換為帶正負號的高度差。

假設

  • 腔體為剛性、密封結構,並在所選實驗溫度下保持等溫。所選初始壓力一律為101325 Pa。氣體量是依這些初始條件換算的體積。
  • 示例用氧氣消耗速率的 Q10 為 2,與種子質量成正比,並隨氧氣增加而趨於飽和。此數值並未針對特定植物或種子種類進行校準。
  • 呼吸商等於產生的 CO₂ 除以消耗的 O₂。在這個理想模型中,吸收劑會去除所有產生的 CO₂;其他氣體均為惰性氣體。
  • 壓力計顯示的是壓差除以水的密度與重力加速度所得的值。圖示中的移動幅度經過壓縮,液體位移不會反過來影響腔室容積。
  • 這是虛擬比較,並非使用二氧化碳吸收劑的實用操作規程。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1為什麼氧氣被消耗時,壓力訊號卻仍為零?
  2. Q2為什麼氧氣接近耗盡時,氧氣消耗會變慢?

常見問題

水壓計讀數平穩,能證明種子沒有進行呼吸嗎?

不是。在沒有吸收劑且呼吸商為 1 時,在這種理想的壓力平衡中,產生的二氧化碳恰好補償消耗的氧氣。

溫度控制是否根據測得的物種反應?

不是。它採用指定的示例性 Q10,並開始一次重新達到平衡的試驗。