第四章植物的呼吸作用(2学时) 光合作用与呼吸作用是植物代谢的两大核心内容。前者是物质合成与能量贮存过程, 属于同化作用;后者是物质分解与能量释放过程,属于异化作用 呼吸作用是为生命活动提供能量的过程。没有呼吸就没有生命。生物的生长发育过程 离不开能量,一切代谢过程包括水分与矿质的吸收,物质的运输等都需要能量的推动。 第一节呼吸作用概述 呼吸作用的概念及特点 (一)呼吸作用的概念 呼吸作用:是指生活细胞氧化分解有机物,并释放能量的过程。根据是否需要氧气,分为:1、 有氧呼吸:指生活细胞吸收02,把有机物进行彻底的氧化分解,放出C02,同时释放能量 的过程。2、无氧呼吸:指生活细胞在无氧条件下,把有机物进行不彻底的氧化分解,同 时释放出部分能量的过程。 无氧呼吸又称发酵。有酒精发酵和乳酸发酵 (二)呼吸作用的特点:氧化还原反应 C6H1206+6H20+602→6c02+12H20+能量 二、呼吸作用的生理意义: (一)为生命活动提供能源ATP:主动吸水、吸盐 二)为生物合成提供还原力:如硝酸盐的还原和氨基酸的合成需糖酵解提供NADB;PPP 途径为脂肪合成提供 NADPH (三)为其它生物合成提供原料:许多中间产物是合成核酸、蛋白质、糖以及其它物质的 原料。如a-酮戊二酸为氨基酸、蛋白质合成的原料之一。此外,呼吸作用还具有防御功 三、呼吸作用的指标 呼吸速率又称呼吸强度。指单位重量的植物材料(鲜重、干重),在单位时间内释放的CO2 或吸收O2的量。 又称呼吸系数,是呼吸作用释放的CO2摩尔数或体积与吸收O2的摩尔数或体积之比。 RQ=QCO2/Q02 l、呼吸底物的性质 1)当呼吸底物是碳水化合物,又被完全氧化时,RQ=1。如:C6H1206+602→6c02+6H20 RQ=6/6=1 (2)当呼吸底物是富氢物质,氧化分解需较多的02,则呼吸商小于1,RQ1。如:脂肪、棕 榈酸的氧化 C16H3202+1102→C12H2011+4c02+5H20RQ-4/11-0.36 (3)当呼吸底物是富氧物质,氧化分解需氧校少,呼吸商大于1,RQ>1。如:柠檬酸为 2、氧气的供应情况 在缺氧状态下,RQ会异常地升高 若呼吸过程中形成了不完全氧化的中间产物,释放C02少,RQ小于1 第三节影响呼吸作用的因素 影响呼吸速率的因素有内部因素和外部因素。内部因素是由代谢类型及结构差异决定的; 外部因素,如水分、02与C02浓度、温度、底物供应等
第四章 植物的呼吸作用(2 学时) 光合作用与呼吸作用是植物代谢的两大核心内容。前者是物质合成与能量贮存过程， 属于同化作用；后者是物质分解与能量释放过程，属于异化作用。 呼吸作用是为生命活动提供能量的过程。没有呼吸就没有生命。生物的生长发育过程 离不开能量，一切代谢过程包括水分与矿质的吸收，物质的运输等都需要能量的推动。 第一节 呼吸作用概述 一、 呼吸作用的概念及特点 （一）呼吸作用的概念 呼吸作用：是指生活细胞氧化分解有机物，并释放能量的过程。根据是否需要氧气，分为:1、 有氧呼吸: 指生活细胞吸收 O2，把有机物进行彻底的氧化分解，放出 CO2，同时释放能量 的过程。2、无氧呼吸: 指生活细胞在无氧条件下，把有机物进行不彻底的氧化分解，同 时释放出部分能量的过程。 无氧呼吸又称发酵。有酒精发酵和乳酸发酵。 （二）呼吸作用的特点：氧化还原反应 C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能量 二、呼吸作用的生理意义： （一）为生命活动提供能源 ATP：主动吸水、吸盐 （二）为生物合成提供还原力：如硝酸盐的还原和氨基酸的合成需糖酵解提供 NADH；PPP 途径为脂肪合成提供 NADPH。 （三）为其它生物合成提供原料：许多中间产物是合成核酸、蛋白质、糖以及其它物质的 原料。如α-酮戊二酸为氨基酸、蛋白质合成的原料之一。 此外，呼吸作用还具有防御功 能。 三、呼吸作用的指标 呼吸速率又称呼吸强度。指单位重量的植物材料（鲜重、干重），在单位时间内释放的 CO2 或吸收 O2 的量。 呼吸商(RQ，respiratory quotient) 又称呼吸系数，是呼吸作用释放的 CO2 摩尔数或体积与吸收 O2 的摩尔数或体积之比。 RQ＝QCO2/QO2 1、呼吸底物的性质 1）当呼吸底物是碳水化合物，又被完全氧化时，RQ＝1。如：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O RQ＝6/6＝1 （2）当呼吸底物是富氢物质,氧化分解需较多的 O2,则呼吸商小于 1,RQ1 。如：柠檬酸为 1.33 2、氧气的供应情况 在缺氧状态下，RQ 会异常地升高。 若呼吸过程中形成了不完全氧化的中间产物，释放 CO2 少，RQ 小于 1。 第三节 影响呼吸作用的因素 影响呼吸速率的因素有内部因素和外部因素。内部因素是由代谢类型及结构差异决定的； 外部因素，如水分、O2 与 CO2 浓度、温度、底物供应等
内部因素对呼吸作用的影响 不同植物的呼吸速率不同 同一植物不同器官呼吸差异也很大 同一器官在不同生育期呼吸差异也很大 二、外部因素对呼吸作用的影响 影响酶的活性:温度三基点 温度对呼吸的影响常用温度系数(Q10)来表示。 Q10:是指温度每升高10℃时呼吸速率相当于原温度的倍数。 (二)氧气和二氧化碳 供应不足不仅呼吸速率下降,还会使无氧呼吸升高 长时间无氧呼吸致使植物死亡。其原因: 产生酒精,引起原生质蛋白质变性; 产生能量少,物质消耗多; 没有丙酮酸氧化过程,许多中间产物不能合成 ≯过高的02浓度对植物反而有毒。这与形成氧自由基有关。多数情况下02浓度达10%以下 甚至2-5%呼吸强度已饱和 ≯呼吸速率不再提高时的氧分压称氧饱和点。这时无氧呼吸已停止,使无氧呼吸停止进行的 最低氧含量称无氧呼吸熄灭点。 CO2浓度 提高CO2浓度呼吸减弱,甚至被抑制。高于5%的CO2浓度就有抑制作用。根据温度 2和CO2浓度对呼吸的影响,在果实、种子贮藏过程中常用降低温度和O2浓度,提高 CO2浓度的方法来延长贮存期 (三)机械损伤 机械损伤呼吸遠率加快的原因:第一、正常情况下,末端氧化酶与底物是隔开的,机械损 伤破坏了这种分隔,底物迅速被氧化; 第二、使某些细胞转变为分生组织状态,形成愈伤组织去修补伤口,这些生长旺盛的细胞 呼吸提高。当细胞受轻微破坏或组织衰老时,酚氧化酶与底物接触,发生反应,将酚氧化 成棕褐色的醌。杲实、块茎、块根等受伤后出现褐变就是这一原因 伤呼吸:植物组织受伤后提高的那部分呼吸,是遁过酚氧化酶氧化底物的呼吸。 第四节呼吸作用与农业生产(自学
一、内部因素对呼吸作用的影响 不同植物的呼吸速率不同； 同一植物不同器官呼吸差异也很大； 同一器官在不同生育期呼吸差异也很大。 二、外部因素对呼吸作用的影响 影响酶的活性；温度三基点 温度对呼吸的影响常用温度系数（Q10）来表示。 Q10：是指温度每升高 10℃时呼吸速率相当于原温度的倍数。 （二）氧气和二氧化碳 O2 供应不足不仅呼吸速率下降，还会使无氧呼吸升高 长时间无氧呼吸致使植物死亡。其原因： ¾产生酒精，引起原生质蛋白质变性； ¾产生能量少，物质消耗多； ¾没有丙酮酸氧化过程，许多中间产物不能合成。 ¾过高的 O2 浓度对植物反而有毒。这与形成氧自由基有关。多数情况下 O2 浓度达 10％以下 甚至 2-5%呼吸强度已饱和。 ¾呼吸速率不再提高时的氧分压称氧饱和点。这时无氧呼吸已停止，使无氧呼吸停止进行的 最低氧含量称无氧呼吸熄灭点。 CO2 浓度 ¾提高 CO2 浓度呼吸减弱，甚至被抑制。高于 5％的 CO2 浓度就有抑制作用。根据温度、 O2 和 CO2 浓度对呼吸的影响，在果实、种子贮藏过程中常用降低温度和 O2 浓度，提高 CO2 浓度的方法来延长贮存期。 （三）机械损伤 机械损伤呼吸速率加快的原因：第一、正常情况下，末端氧化酶与底物是隔开的，机械损 伤破坏了这种分隔，底物迅速被氧化； 第二、使某些细胞转变为分生组织状态，形成愈伤组织去修补伤口，这些生长旺盛的细胞 呼吸提高。当细胞受轻微破坏或组织衰老时，酚氧化酶与底物接触，发生反应，将酚氧化 成棕褐色的醌。果实、块茎、块根等受伤后出现褐变就是这一原因。 伤呼吸：植物组织受伤后提高的那部分呼吸，是通过酚氧化酶氧化底物的呼吸。 第四节 呼吸作用与农业生产(自学)