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摘要：高中階段呼吸商主要用在計(jì)算、實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)、探究呼吸底物、確定呼吸作用類型等幾方面，各種用法各有技巧、各有默認(rèn)條件。認(rèn)真分析題型、區(qū)別聯(lián)系、熟練掌握，才能舉一反三，提高分析駕馭問(wèn)題的能力。

 

關(guān)鍵詞：呼吸商 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)  呼吸底物  呼吸作用類型 

 

所謂呼吸商（respiratory  quotient簡(jiǎn)稱RQ），是指呼吸作用所釋放的CO2的mol數(shù)和吸收的O2的mol數(shù)的比例，又稱呼吸系數(shù)。分析和研究它，有利于解決呼吸作用的很多問(wèn)題。

 

生物都需要呼吸作用，分解有機(jī)物釋放能量，滿足生命活動(dòng)對(duì)能量的需求。

 

呼吸作用也是高中生物學(xué)科重點(diǎn)章節(jié)《新陳代謝》的重要組成部分，高考命題的重點(diǎn)所在，所以，呼吸商就成為高考命題的切入點(diǎn)之一。下面總結(jié)一下高中階段呼吸商的一些應(yīng)用，希望對(duì)高三學(xué)生的生物復(fù)習(xí)有所幫助。

 

1．計(jì)算。這是主要的出題方向，題型靈活，著重考查實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

 

1．1．據(jù)化學(xué)式直接計(jì)算呼吸商

 

計(jì)算簡(jiǎn)式：RQ＝釋放的二氧化碳體積/消耗的氧氣體積。

 

如根據(jù)不同有機(jī)物有氧呼吸反應(yīng)式，可以計(jì)算出各自的呼吸商。

 

糖類：C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O,呼吸商RQ＝6/6＝1；

 

蓖麻油：2C57H104O9 + 157O2  → 114CO2 + 104H2O，呼吸商為RQ＝114/157＝0．73

 

同理蛋白質(zhì)、脂肪的呼吸商經(jīng)驗(yàn)計(jì)算值分別為0．80、0．71。

 

擴(kuò)展：檸檬酸分子式C6H8O7  (COOH-CH2-COHCOOH-CH2-COOH)：

 

2C6H8O7+ 9O2→ 12CO2+8H20,故其呼吸商為RQ＝12/9＝1．33

 

蘋果酸C4H7O5  (COOH-CH2OH-CH2-COOH)： 4C4H7O5 + 5O2  → 8CO2 + 14H2O，呼吸商為RQ＝8/5＝1．6

 

這樣的計(jì)算有助于選擇題、填空題等題型的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)比較，較簡(jiǎn)單。

 

如(2001年天津理科綜合能力測(cè)試一、第3題) 種子萌發(fā)的需氧量與種子所貯藏有機(jī)物的元素組成和元素比例有關(guān)， 在相同條件下，消耗同質(zhì)量的有機(jī)物， 油料作物種子(如花生)萌發(fā)時(shí)需氧量比含淀粉多的種子(如水稻)萌發(fā)時(shí)的需氧量  (  B )

 

A． 少      B．多       C． 相等       D． 無(wú)規(guī)律

 

1．2．實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)，然后算出呼吸商，考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。

 

1．2．1．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置：根據(jù)呼吸商定義要求，只要知道呼吸作用消耗的氧氣和呼出的二氧化碳量，就可以計(jì)算出呼吸商來(lái)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定呼吸商也必須有專門測(cè)定這兩項(xiàng)物理量的裝置。學(xué)生必須具備結(jié)合物理、化學(xué)知識(shí)，設(shè)置相應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的能力，這也成為此類題型考查的重點(diǎn)內(nèi)容。

 

1．2．2．平衡無(wú)關(guān)變量：為了使所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提高，有時(shí)也專門添加監(jiān)控外界物理?xiàng)l件變化的對(duì)照裝置，以平衡實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)；或者將實(shí)驗(yàn)組裝置置于水浴設(shè)施中等等。

 

若材料帶有真葉，還需要在黑暗環(huán)境以避免光合作用干擾。

 

 

【例1】為了測(cè)定種子萌發(fā)時(shí)的呼吸商，現(xiàn)準(zhǔn)備了3只玻璃瓶、瓶塞、帶刻度的玻璃管、發(fā)芽的蠶豆種子、10%的NaOH溶液、NaHCO3、清水等。1號(hào)玻璃瓶的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

 

（1）由于發(fā)芽蠶豆種子（已消毒）的呼吸作用，1號(hào)玻璃瓶?jī)?nèi)的氣體發(fā)生了變化，使得墨滴向左移動(dòng)，顯然瓶?jī)?nèi)氣體減少了，減少的氣體是                        。

 

（2）1號(hào)玻璃瓶?jī)?nèi)的氣體變化還不足以求出發(fā)芽蠶豆的呼吸商，由此還要利用2號(hào)玻璃瓶來(lái)測(cè)定發(fā)芽蠶豆呼吸作用過(guò)程中的某一種氣體的變化。請(qǐng)根據(jù)1號(hào)圖及題干中的器材與試劑，說(shuō)出2號(hào)圖裝置與1號(hào)圖的不同之處              ，以此可以測(cè)出             量。

 

（3）若1號(hào)裝置測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（墨滴移動(dòng)量）為X，2號(hào)裝置所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（墨滴移動(dòng)量）為Y，則呼吸商計(jì)算式為：            如果呼吸商小于1時(shí)，說(shuō)明             。

 

（4）為了糾正環(huán)境因素引起的實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差，須設(shè)3號(hào)裝置。應(yīng)對(duì)3號(hào)裝置作何處理：

 

                                              。

 

如3號(hào)裝置的墨滴在實(shí)驗(yàn)后向右移動(dòng)量為Z，則氧氣實(shí)際消耗量應(yīng)為                。

 

【解析】1號(hào)裝置中NaOH吸收CO2，氣體體積再變化只能是氧氣引起的，所以它測(cè)的是氧氣量；2號(hào)裝置考查學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。據(jù)呼吸商概念，1號(hào)裝置測(cè)出了氧氣量，剩下的就是二氧化碳的量未知了，依據(jù)化學(xué)知識(shí)，試管中應(yīng)該是清水，瓶中放發(fā)芽的蠶豆種子，氣體體積變化就是二氧化碳和氧氣變化的差值，從而間接測(cè)出二氧化碳生成量；3號(hào)監(jiān)控外界物理量變化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性原則，試管、瓶?jī)?nèi)也必須分別有“形式”性的水（NaOH也行）、死種子。

 

答案．（1）氧氣   （2） 試管中的液體應(yīng)用同體積的清水    種子吸收的氧氣量與釋放的二氧化碳?xì)怏w量的差值   （3）（X-Y）/X    呼吸底物中含脂肪   （4）用死種子，試管中放等量的清水      X+Z     

 

1．3．借用呼吸商計(jì)算

 

給定呼吸商值，然后用其解決實(shí)際問(wèn)題。在知識(shí)考查中更進(jìn)一步。

 

【例2】2004年上海生物高考試卷：第40題．

 

…下面是有關(guān)光合作用的問(wèn)題。

 

(3)圖3表示某綠色植物光合作用中光強(qiáng)度和氧氣釋放速度的關(guān)系。圖4表示該植物在不同溫度（15℃和25℃）下，某一光強(qiáng)度時(shí)氧氣釋放量和時(shí)間的關(guān)系。請(qǐng)據(jù)圖回答：

 

 

①當(dāng)圖4縱坐標(biāo)分別表示光合作用所產(chǎn)生氧氣的凈釋放量和總量時(shí)，則它們分別是在光強(qiáng)度為             和           千勒克司下的測(cè)定值。

 

②若該植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量 ）為0．8，在25℃條件下，1小時(shí)內(nèi)呼吸作用放出的CO2量為              毫升。

 

③若該植物的呼吸商為0．8，在25℃、4千勒克司光強(qiáng)度下，該植物進(jìn)行光合作用時(shí)除完全利用呼吸所產(chǎn)生的CO2外，每小時(shí)還應(yīng)從外界吸收CO2            毫升。

 

【解析】①圖3、圖4共有4條曲線，如果只看一組對(duì)應(yīng)溫度下的曲線，可使問(wèn)題簡(jiǎn)單化。如都看15度實(shí)線曲線，圖4氧氣釋放量讀數(shù)為40ml/h，當(dāng)它表示凈釋放量時(shí)，參照?qǐng)D3縱軸0 ml/h以上40 ml/h時(shí)，對(duì)應(yīng)實(shí)線曲線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)是4klx；當(dāng)它表示總釋放量時(shí)，參照?qǐng)D3縱軸-10 ml/h以上30 ml/h時(shí)，對(duì)應(yīng)實(shí)線曲線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)是2．5klx。②呼吸作用吸收氧氣量的數(shù)據(jù)來(lái)自圖3縱軸下端數(shù)據(jù)。25度時(shí)，讀虛線曲線與縱軸交點(diǎn)是20ml/h，又呼吸商=0．8，所以釋放二氧化碳量=0．8×20ml/h=16ml/h．③前面已經(jīng)得出25度呼吸釋放16ml/h的二氧化碳了，將圖3中25度條件下4klx時(shí)讀出的植物光合作用總釋放氧氣70ml/h（=二氧化碳同化量），減去16ml/h的呼吸二氧化碳供給量，余下的就是植物從空氣中吸收的二氧化碳量了。

 

深入思考：這里有兩點(diǎn)沒(méi)有明說(shuō)的“潛規(guī)則”，一是默認(rèn)呼吸方式為有氧呼吸；二是呼吸商=0．8，表明植物呼吸作用分解的的一定不是純葡萄糖或沒(méi)有葡萄糖，但光合作用生成的卻又默認(rèn)是葡萄糖！這幾個(gè)彎彎繞克服不了，也會(huì)被光合產(chǎn)物與呼吸底物的差異攪懵了。

 

答案：① 4    2．5   ② 16   ③ 54

 

2．探究呼吸底物

 

由前面的計(jì)算已經(jīng)知道，如葡萄糖呼吸商是1，脂肪的是0．71，蛋白質(zhì)的是0．8（一些比糖類含氧較多的物質(zhì)，如已局部氧化的有機(jī)酸，則呼吸商大于1）。據(jù)此，可以根據(jù)實(shí)測(cè)得到的呼吸商推斷當(dāng)前呼吸作用的底物概況。

 

如人是混合膳食，所以，呼吸商常變動(dòng)于0．71-1．00之間。人體在特定時(shí)間內(nèi)的呼吸產(chǎn)物要看哪種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是當(dāng)時(shí)的主要能量來(lái)源而定。若能源主要是糖類，則呼吸商接近于1．00；若主要是脂肪，則呼吸商接近于0．71。在長(zhǎng)期病理性饑餓情況下，能源主要來(lái)自機(jī)體本身的蛋白質(zhì)和脂肪，則呼吸商接近于0．80。一般情況下，攝取混合食物時(shí)，呼吸商常在0．85左右。糖-脂肪-蛋白供能順序容易造成底物單一的思維定勢(shì)。

 

在確定呼吸底物時(shí)，常默認(rèn)生物材料只進(jìn)行有氧呼吸。

 

【例3】（原創(chuàng)）某發(fā)芽種子的呼吸商是0．85。根據(jù)下表信息分析，有關(guān)種子有氧呼吸分解的有機(jī)物提法最全面的一項(xiàng)是（  E  ）

 

呼吸底物

葡萄糖

脂肪

蛋白質(zhì)

呼吸商

1

0．71

0．80

   

 

 

A葡萄糖  B蛋白質(zhì)  C脂肪和蛋白  D葡萄糖、脂肪、蛋白  E一定有葡萄糖

 

【解析】種子已發(fā)芽，不能考慮無(wú)氧呼吸；RQ=0．85，又沒(méi)指明何種植物，呼吸底物組合就可能有：葡萄糖+脂肪、葡萄糖+脂肪+蛋白質(zhì)，葡萄糖+蛋白質(zhì)，其他的組合對(duì)高中階段就比較偏了，這三種組合共性是都含葡萄糖。

 

3．確定呼吸類型

 

3．1．這類題型，不加說(shuō)明的話，默認(rèn)底物是葡萄糖，原理就是書(shū)本中有氧呼吸、無(wú)氧呼吸（酒精+CO2類）反應(yīng)式。

 

C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O,       C6H12O6→2CO2+2C2H5OH,

 

前者的特點(diǎn)是氣體體積恒定的反應(yīng)，后者的特點(diǎn)是氣體體積增大的反應(yīng)。

 

【例4】（原創(chuàng)）下圖是用等量葡萄糖配置的適宜濃度的培養(yǎng)液，培養(yǎng)相同的酵母菌，適宜且相同溫度培養(yǎng)，其他條件見(jiàn)圖中信息。如果想知道酵母菌的呼吸類型，則：

 

 

⑴當(dāng)著色液滴A               當(dāng)著色液滴B                        時(shí)，說(shuō)明酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸，此時(shí)，呼吸商       1；

 

⑵當(dāng)著色液滴A               當(dāng)著色液滴B                        時(shí)，說(shuō)明酵母菌只進(jìn)行無(wú)氧呼吸，此時(shí)，呼吸商       1；

 

⑶當(dāng)著色液滴A               當(dāng)著色液滴B                        時(shí)，說(shuō)明酵母菌既進(jìn)行有氧呼吸又進(jìn)行無(wú)氧呼吸，此時(shí)，呼吸商       。

 

【解析】裝置1測(cè)有氧呼吸耗氧量，裝置2間接測(cè)呼吸作用CO2釋放量，同時(shí)也顯示呼吸商情況：B不動(dòng)則RQ=1，B左移則RQ?1， B右移則RQ?1。底物是葡萄糖時(shí)，RQ?1不會(huì)發(fā)生。

 

答案：⑴左移  不動(dòng)  等于 ⑵不動(dòng)  右移   大于  ⑶左移  右移 介于以上二者之間。

 

3．2．曲線的拓展

 

【例4】不同的呼吸底物、呼吸方式具有不同的呼吸商�，F(xiàn)利用一裝置來(lái)測(cè)定一定量的酵母菌在不同O2濃度下的O2吸收量和CO2釋放量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

 

 

請(qǐng)問(wèn):當(dāng)O2濃度為3%時(shí),酵母菌的呼吸商是多少?O2濃度為3%時(shí),酵母菌的呼吸方式是什么?表中顯示,從O2濃度是多少起,酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸。

 

【分析】本題的拓展打破了一般題所默認(rèn)的一個(gè)前提條件,即呼吸底物均為葡萄糖,在植物只進(jìn)行有氧呼吸時(shí),兩條曲線有重合部分,重合部分的呼吸商均為1。

 

而在本題中,把上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)換成曲線圖(見(jiàn)圖6),則可以發(fā)現(xiàn)CO2釋放曲線與O2吸收曲線并沒(méi)有重合部分,說(shuō)明酵母菌的呼吸底物并不是單純的葡萄糖。由表中數(shù)據(jù)可計(jì)算出表2呼吸商： 

 

在O2濃度為3%時(shí),酵母菌的呼吸商是1．67,根據(jù)圖6可知,此時(shí)的酵母菌既進(jìn)行無(wú)氧呼吸,也進(jìn)行有氧呼吸。因?yàn)槊糠N底物的有氧呼吸的呼吸商都是定值,所以隨氧濃度的增加,當(dāng)呼吸商不變時(shí),生物只進(jìn)行有氧呼吸。據(jù)表1中數(shù)據(jù),當(dāng)氧濃度為7%時(shí),酵母菌的呼吸商是1．2,且以后隨氧濃度的變化,呼吸商均為1．2,這說(shuō)明氧濃度從7%起,酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸。

 

答案：當(dāng)O2濃度為3%時(shí),酵母菌的呼吸商是1．67； O2濃度為3%時(shí),酵母菌的呼吸方式是既進(jìn)行無(wú)氧呼吸,也進(jìn)行有氧呼吸；氧濃度從7%起,酵母菌只進(jìn)行有氧呼吸。

 

歸納：

 

 

 

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/gaoer/76224.html

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