植物生理学—植物呼吸作用

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1、第五章第五章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 1 1 呼吸作用的概念和意义呼吸作用的概念和意义 2 2 植物的呼吸代谢途径植物的呼吸代谢途径 3 3 生物氧化生物氧化 4 4 呼吸作用的调节和控制呼吸作用的调节和控制 5 5 影响呼吸作用的因素影响呼吸作用的因素 6 6 呼吸作用与农业生产呼吸作用与农业生产植物代谢中心植物代谢中心 呼吸作用和光合作用共同组成了绿色植物代谢呼吸作用和光合作用共同组成了绿色植物代谢核心核心。 植物通过光合作用捕获太阳能，合成有机物，植物通过光合作用捕获太阳能，合成有机物，而通过呼吸作用将有机物氧化分解，释放能量而通过呼吸作用将有机物氧化分解，释放能量用于生命活动，它

2、的中间产物在植物体各种主用于生命活动，它的中间产物在植物体各种主要物质转变中起枢纽作用，所以呼吸作用是要物质转变中起枢纽作用，所以呼吸作用是植植物代谢中心物代谢中心。1 1 呼吸作用的概念和意义呼吸作用的概念和意义1 1呼吸作用的概念呼吸作用的概念 respiration生活细胞在一系列酶的催化下，降解有机物并生活细胞在一系列酶的催化下，降解有机物并释放能量的过程。释放能量的过程。特点：特点：生活细胞生活细胞 酶促反应酶促反应呼吸作用是一切生活细胞所共有的生命活动，呼吸作用是一切生活细胞所共有的生命活动，一般来说，生命活动越旺盛，呼吸越强，呼吸一般来说，生命活动越旺盛，呼吸越强，呼吸停止就意味

3、着死亡。停止就意味着死亡。呼吸作用的分类呼吸作用的分类呼吸作用包括呼吸作用包括有氧呼吸有氧呼吸和和无氧呼吸无氧呼吸两大类型。两大类型。1.1.有氧呼吸有氧呼吸：生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出底氧化分解，放出COCO2 2和和H H2 2O O，同时释放出能量，同时释放出能量的过程。的过程。一般说来，葡萄糖是植物细胞呼吸最常利用的一般说来，葡萄糖是植物细胞呼吸最常利用的底物，释放的能量多，方程式如下：底物，释放的能量多，方程式如下：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2870kJ/mol 2.2. 无氧呼吸：无氧呼吸：在无

4、氧条件下，生活细胞把有机物分解为不彻底在无氧条件下，生活细胞把有机物分解为不彻底氧化物，释放出少量能量的过程。氧化物，释放出少量能量的过程。C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+226kJ/molC6H12O6 2CH3CHOHCOOH+197kJ/mol高等植物主要进行有氧呼吸，在暂时缺氧条件下高等植物主要进行有氧呼吸，在暂时缺氧条件下进行无氧呼吸弥补能量的不足。进行无氧呼吸弥补能量的不足。二、呼吸作用的生理意义二、呼吸作用的生理意义 呼吸作用有很重要的生理意义：呼吸作用有很重要的生理意义：1.1.呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量；呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量；A

5、TPATP分解释放能量分解释放能量, ,供植物营养吸收及生长等活动供植物营养吸收及生长等活动2.2.呼吸过程为其它化合物合成提供原料；呼吸过程为其它化合物合成提供原料；产生进一步合成其它物质的原料产生进一步合成其它物质的原料. .如如丙酮酸丙酮酸, ,-酮戊二酸酮戊二酸氨基酸原料氨基酸原料乙酰辅酶乙酰辅酶AA脂肪酸脂肪酸3.3.呼吸作用在植物抗病免疫方面也有重要意义。呼吸作用在植物抗病免疫方面也有重要意义。 伤呼吸伤呼吸三、呼吸指标及其测定三、呼吸指标及其测定（一）呼吸作用指标（一）呼吸作用指标1. 1. 呼吸速率（呼吸强度）呼吸速率（呼吸强度）植物的单位鲜重、干重或原生质（以含氮量），在一定

6、植物的单位鲜重、干重或原生质（以含氮量），在一定时间内所放出的时间内所放出的COCO2 2或吸收或吸收O O2 2的量（以气体重量或容积表的量（以气体重量或容积表示）。示）。 l O2（或（或lCO2）g-1（FW或或DW）h-1 mgO2（或（或mgCO2）g-1（FW或或DW）h-1 植物呼吸速率常随植物种类、器官、组织不同而有很大植物呼吸速率常随植物种类、器官、组织不同而有很大差异，应根据情况选择适宜差异，应根据情况选择适宜 单位。单位。2. 2. 呼吸商（呼吸商（ R.Q R.Q ）呼吸系数）呼吸系数的摩尔数吸收的摩尔数放出22OCORQ 呼吸商是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种

7、指标。呼吸商是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。指植物组织在一定时间内，呼吸作用放出指植物组织在一定时间内，呼吸作用放出COCO2 2与吸收与吸收O O2 2的摩尔数的比率。的摩尔数的比率。呼吸底物与呼吸商呼吸底物与呼吸商 当呼吸底物是碳水化合物并完全氧化时当呼吸底物是碳水化合物并完全氧化时，RQ=1C6H12O6+6O26CO2+6H2OR.Q=6 mol CO2/6 mol O2=1.0 当呼吸底物是富含氢的物质，如脂肪或蛋白质，当呼吸底物是富含氢的物质，如脂肪或蛋白质，RQ1C16H32O2+11O26C12H22O11+4CO2+5H2OR.Q=4 mol CO2/11 mo

8、l O2=0.36 当呼吸底物是比碳水化合物含氧高的物质，如有机酸，当呼吸底物是比碳水化合物含氧高的物质，如有机酸，RQ1C4H6O5+3O24CO2+3H2OR.Q=4 mol CO2/3 mol O2=1.33供氧状况与呼吸商供氧状况与呼吸商 供氧状况对呼吸商影响很大：供氧状况对呼吸商影响很大：在缺氧情况下，虽然是以糖为底物，由于无氧呼吸的存在缺氧情况下，虽然是以糖为底物，由于无氧呼吸的存在，氧化不完全，在，氧化不完全，R.Q1R.Q1。如果在呼吸过程中形成不完全氧化的中间产物（如有机如果在呼吸过程中形成不完全氧化的中间产物（如有机酸），吸收的氧较多地保留在中间产物里，放出酸），吸收的氧较

9、多地保留在中间产物里，放出COCO2 2相对相对较少，所以较少，所以R.Q1R.Q2B 支路支路1内膜内膜内侧内侧内源内源FP2不敏感不敏感敏感敏感敏感敏感2或或2C 支路支路2内膜内膜外测外测外源外源FP3不敏感不敏感敏感敏感敏感敏感2或或 光合，植物就难以维持正常生长。温室、保护地栽培中光合，植物就难以维持正常生长。温室、保护地栽培中阴天应注意降温，对小粒种播种、育苗应选择高温条件，阴天应注意降温，对小粒种播种、育苗应选择高温条件，但覆土不宜过厚，尤其是需光种子。但覆土不宜过厚，尤其是需光种子。 一般来说，呼吸速率一般来说，呼吸速率随温度升高而增强，随温度升高而增强，但过高温度下的呼吸但过

10、高温度下的呼吸速率往往不能持久，速率往往不能持久，会因原生质结构、酶会因原生质结构、酶和代谢的破坏而下降。和代谢的破坏而下降。右图示不同温度对豌右图示不同温度对豌豆幼苗呼吸速率的影豆幼苗呼吸速率的影响（预先将豌豆幼苗响（预先将豌豆幼苗放在放在2525下）下）3.3.温度系数温度系数 温度系数：即温度每上升温度系数：即温度每上升1010，导致反应加速的倍数，导致反应加速的倍数，通常用通常用Q Q1010表示。表示。在某些情况下，呼吸的在某些情况下，呼吸的Q Q1010为为2 22.52.5，但许多实验证明，但许多实验证明，温度对呼吸的影响比对化学反应复杂的多，温度对呼吸的影响比对化学反应复杂的多

11、，Q Q1010变化范变化范围很大，不可一概而论（表围很大，不可一概而论（表5-25-2）。）。时呼吸速率时呼吸速率CTCTQoo)10(104. 4. 变温变温 温度高低变动情况下，对呼吸强度有明显的影响：温度高低变动情况下，对呼吸强度有明显的影响：因为温度会影响植物体内淀粉和可溶性糖的转化。因为温度会影响植物体内淀粉和可溶性糖的转化。对于马铃薯块茎，对于马铃薯块茎，200 200 ，可溶性糖增加，呼，可溶性糖增加，呼吸下降不多，再升高至吸下降不多，再升高至20 20 ，由于可溶性糖的积，由于可溶性糖的积累，呼吸增加。因此食品贮存时温度不宜波动过大，累，呼吸增加。因此食品贮存时温度不宜波动过