光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物為呼吸作用提供原料，呼吸作用產(chǎn)生的CO?和H?O又可作為光合作用的原料，二者相互依存、循環(huán)聯(lián)動(dòng)。比如白天植物光合作用旺盛，積累大量有機(jī)物，夜晚則通過(guò)呼吸作用分解部分有機(jī)物，維持生命活動(dòng)并為光合作用的持續(xù)進(jìn)行提供必要條件。
線粒體（呼吸作用的場(chǎng)所）的結(jié)構(gòu)功能
線粒體中含有多種與呼吸作用相關(guān)的酶，它們分布在不同的部位。借助酶分布示意圖可以看到，在線粒體基質(zhì)和內(nèi)膜上都有特定的酶分布，這些酶參與了有氧呼吸不同階段的反應(yīng)，對(duì)能量的產(chǎn)生起到關(guān)鍵作用。
線粒體具有雙層膜結(jié)構(gòu)，外膜平整，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴，極大地增加了內(nèi)膜的表面積。如線粒體嵴膜結(jié)構(gòu)顯微照片所示，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)為呼吸作用相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)提供了廣闊的場(chǎng)所。
實(shí)驗(yàn)一：探究種子在萌發(fā)過(guò)程中是否放出能量
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：甲瓶溫度計(jì)________,乙瓶溫度計(jì)________。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：萌發(fā)的種子呼吸作用中產(chǎn)生 。
種子萌發(fā)過(guò)程中釋放的能量來(lái)源于光合作用的時(shí)候貯存在有機(jī)物中的能量。
說(shuō)明:萌發(fā)的種子進(jìn)行呼吸作用分解了有機(jī)物。
想一想：種子在萌發(fā)過(guò)程中釋放的能量是從哪里來(lái)的？
實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 二氧化碳?xì)怏w能使澄清的石灰水變渾濁
通過(guò)石灰水渾濁度對(duì)比圖示可以發(fā)現(xiàn)，萌發(fā)種子瓶?jī)?nèi)石灰水變渾濁，煮熟種子瓶無(wú)變化。這一明顯差異直觀地表明了呼吸作用會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，因?yàn)槎趸寄苁钩吻迨宜儨啙帷?br/>在二氧化碳檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，向裝有萌發(fā)種子和煮熟種子的兩瓶分別注入澄清石灰水。注入過(guò)程要緩慢且均勻，確保石灰水與瓶?jī)?nèi)氣體充分接觸。
二氧化碳的性質(zhì)：二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁
丙瓶里的氣體使澄清的石灰水變得 。說(shuō)明丙瓶里的氣體中含有大量的 。
萌發(fā)的種子進(jìn)行呼吸作用放出了 。
種子呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳
實(shí)驗(yàn)三：探究種子在萌發(fā)過(guò)程中是否吸收氧氣
提示：氧氣可以助燃，缺氧會(huì)使燃燒的蠟燭熄滅
實(shí)驗(yàn)材料: 萌發(fā)的種子和煮熟的種子
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：甲瓶?jī)?nèi)蠟燭 ______,因?yàn)? 被萌發(fā)的種子吸收了。乙瓶蠟燭____________。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：種子在呼吸作用中消耗 。
結(jié)論一：呼吸作用釋放出了熱量（能量）。
結(jié)論二：呼吸作用產(chǎn)生了二氧化碳。
結(jié)論三：呼吸作用消耗了氧氣。
綠色植物利用氧氣，將有機(jī)物分解成二氧化碳和水，并且將儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量釋放出來(lái)，供給生命活動(dòng)的需要，這個(gè)過(guò)程叫做呼吸作用。
呼吸作用主要是在線粒體內(nèi)進(jìn)行的，其實(shí)質(zhì)就是有機(jī)物分解，釋放能量。
細(xì)胞分裂是生物體生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的基礎(chǔ)。在細(xì)胞分裂過(guò)程中，DNA復(fù)制、紡錘體形成、染色體分離等都需要大量能量。呼吸作用分解有機(jī)物釋放的能量，約40%儲(chǔ)存于ATP，為這些過(guò)程提供動(dòng)力，保障細(xì)胞分裂順利進(jìn)行。
細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸，無(wú)論是主動(dòng)運(yùn)輸還是胞吞胞吐，都離不開(kāi)能量支持。例如，小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程，需要呼吸作用產(chǎn)生的ATP水解供能，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸。
呼吸作用產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，如丙酮酸，是合成其他物質(zhì)的重要原料。丙酮酸可以通過(guò)一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氨基酸，進(jìn)而合成蛋白質(zhì)，滿足生物體生長(zhǎng)、修復(fù)和調(diào)節(jié)生理功能的需求。
溫度對(duì)呼吸作用影響顯著。一般來(lái)說(shuō)，在一定范圍內(nèi)升高溫度能增強(qiáng)呼吸作用，因?yàn)闇囟扔绊懞粑傅幕钚?。但過(guò)高溫度會(huì)使酶變性失活，抑制呼吸作用。低溫則抑制呼吸作用，如冷藏保鮮就是利用低溫降低果蔬呼吸速率，延長(zhǎng)保鮮期。
水分含量對(duì)呼吸作用影響較大。當(dāng)種子含水量＞13%時(shí)，呼吸作用顯著增強(qiáng)。這是因?yàn)槌渥愕乃质狗N子中的酶活性增強(qiáng)，細(xì)胞代謝加快，呼吸作用隨之增強(qiáng)。所以儲(chǔ)存糧食時(shí)要保持干燥，降低呼吸消耗。
降低溫度，減弱呼吸作用
減少水分含量，減弱呼吸作用
氧氣與二氧化碳濃度影響呼吸作用。高氧環(huán)境促進(jìn)呼吸作用，為生物體提供更多能量；而高二氧化碳濃度則抑制呼吸作用。例如地窖儲(chǔ)存生姜，地窖中二氧化碳濃度較高，可抑制生姜呼吸作用，減少有機(jī)物消耗，延長(zhǎng)儲(chǔ)存時(shí)間。
當(dāng)出現(xiàn)澇災(zāi)時(shí)，土壤中水分過(guò)多，會(huì)排擠空氣，導(dǎo)致根系缺氧。對(duì)比澇災(zāi)區(qū)域和正常區(qū)域的根系，澇災(zāi)區(qū)域的根系顏色變深，甚至出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象。及時(shí)排澇能讓根系恢復(fù)正常呼吸，保證植株的健康生長(zhǎng)，例如某地區(qū)遭遇暴雨后，及時(shí)進(jìn)行排澇的稻田，水稻產(chǎn)量明顯高于未及時(shí)排澇的稻田。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使用松土機(jī)具對(duì)農(nóng)田進(jìn)行松土作業(yè)十分關(guān)鍵。如在一片小麥田中，定期松土的區(qū)域，小麥根系更加發(fā)達(dá)，植株生長(zhǎng)健壯。這是因?yàn)樗赏聊茉黾油寥乐械难鯕夂浚Ｕ细康难鯕夤?yīng)，促進(jìn)根部的呼吸作用，為根系的生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收提供充足能量。
氣調(diào)庫(kù)通過(guò)精確調(diào)節(jié)氧氣和二氧化碳的濃度來(lái)抑制呼吸作用。氣調(diào)庫(kù)參數(shù)儀表盤展示了各項(xiàng)氣體濃度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)降低氧氣濃度、提高二氧化碳濃度時(shí)，果蔬的呼吸作用會(huì)顯著減弱。比如在氣調(diào)庫(kù)中貯藏的草莓，相比普通貯藏方式，保鮮期可延長(zhǎng)數(shù)天，且能更好地保持口感和營(yíng)養(yǎng)。
冷鏈物流在農(nóng)產(chǎn)品貯藏中發(fā)揮著重要作用。以蘋果貯藏為例，通過(guò)冷鏈物流將溫度控制在適宜的低溫環(huán)境下，蘋果的呼吸作用會(huì)受到抑制，從而延長(zhǎng)保鮮期。如在冷鏈物流剖面示意圖中可以看到，低溫環(huán)境能降低蘋果細(xì)胞內(nèi)酶的活性，減緩有機(jī)物的分解速度。
大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)可視化顯示，呼吸作用對(duì)維持大氣中氧氣和二氧化碳的比例至關(guān)重要。在生態(tài)系統(tǒng)中，各種生物的呼吸作用持續(xù)進(jìn)行，與光合作用相互協(xié)調(diào)，使得大氣中氧氣含量約為21%，二氧化碳含量保持在相對(duì)穩(wěn)定的水平，為地球上的生物提供了適宜的生存環(huán)境。
從碳氧循環(huán)動(dòng)態(tài)模型可以清晰看到，呼吸作用與光合作用共同維持著碳氧平衡。呼吸作用將有機(jī)物分解，釋放二氧化碳到大氣中，而光合作用則吸收二氧化碳并釋放氧氣。例如，地球上的森林通過(guò)光合作用吸收大量二氧化碳，同時(shí)生物的呼吸作用又將部分二氧化碳返還到大氣中，保持了大氣成分的相對(duì)穩(wěn)定。

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第三節(jié) 呼吸作用

版本： 人教版（2024）

年級(jí)： 七年級(jí)下冊(cè)（2024）

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