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 O 2 ， 把 有机物进 行 彻底的氧 化 分解， 放出 CO 2 ， 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 C 6 H 12 O 6 ＋6H 2 O＋6O 2 →6CO 2 ＋12H 2 O＋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；P PP 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 CO 2 或吸收 O 2 的量。 呼吸商 (RQ， respiratory quotient) 又称呼吸系数，是呼吸作用释放的 CO 2 摩尔数或体积与吸收 O 2 的摩尔数或体积之比。 RQ＝ Q CO2 /Q O2 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 ，R Q＝1。 如 ： C 6 H 12 O 6 ＋6 O 2 → 6CO 2 ＋6 H 2 O RQ＝6/6＝1 （2）当呼吸 底物是富 氢 物质,氧化分 解需较多 的 O 2 ,则呼吸商小于 1,RQ<1。如：脂肪、 棕 榈酸的氧化。 C 16 H 32 O 2 ＋11O 2 →C 12 H 22 O 11 ＋4CO 2 ＋5H 2 O RQ＝4/11＝0.36 （3）当呼吸底物是富氧物质，氧化分解需氧较少，呼 吸商大于 1， RQ >1 。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 CO 2 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、O 2 与C O 2 浓度、温度、底物供应等。 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（Q 10 ）来表示。 Q 10 ：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 O 2 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 O 2 浓度对植物反而有毒。这与形成氧自由基有关。多数情况下 O 2 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。 CO 2 浓度 ?提高 CO 2 浓度呼吸减弱，甚至被抑制。高于 5％的 CO 2 浓度就有抑制作用。根据温度、 O 2 和 CO 2 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 O 2 浓度，提高 CO 2 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)