植物呼吸代谢及能量转换
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明这些果实完全成熟 。
柑桔、葡萄、菠萝等为非呼吸跃 变型果实。
乙烯是呼吸跃变发生的原因。
丙酮酸在线粒体中经过三羧酸 循环彻底氧化降解生成CO2和H2O。
磷酸戊糖途径的特点 （1）在细胞质中进行； （2）主要中间产物是五碳糖。
五 电子传递和氧化磷酸化作用
一、电子传递链 二、氧化磷酸化 三、抗氰呼吸 四、末端氧化系统的多样性 五、呼吸作用中的能量代谢
一、电子传递链
电子最终经细胞色素氧化酶传递给氧，形成水。
四、末端氧化系统的多样性
参与生物氧化反应的有多种氧 化酶，其中处于呼吸链一系列氧 化还原反应最末端，能活化分子 态氧的酶被称为末端氧化酶 (terminal oxidase)。
1.线粒体内的末端氧化酶 ① 细胞色素氧化酶 ② 抗氰氧化酶（交替氧化酶）
2. 线粒体外的末端氧化酶 ① 酚氧化酶 ② 抗坏血酸氧化酶 ③ 乙醇酸氧化酶
许多耗能反应，如矿质元素的吸收等
3、CO2 浓度 末端产物，对呼吸有抑制作用。
但只有当CO2浓度大大超过自 然状况下的CO2浓度时，才会发 生这种情况。
4、水分含量
植物种子水分含量与呼吸作用的关系。
成熟种子水分含量较低；束缚水， 酶不能发挥作用，多种代谢，包括 呼吸作用都极微弱。
水分含量增高后，出现自由水， 酶的活性增高，呼吸作用增强。
3.萌发种子和幼苗的呼吸作用
种子萌发的先决条件时吸水， 伴随含水量的增加，呼吸速率会 迅速增加。
种子萌发过程中，随着呼吸底 物的不同，呼吸商也有不同。
三、果实的呼吸作用
呼吸跃变
在果实成熟过程中，在一 定时期，呼吸速率会突然升高， 然后又迅速下降，这一现象称 为呼吸跃变。
苹果、梨、香蕉、番茄、杏等为 呼或与细胞壁 相结合。
催化抗坏血酸脱氢反应，生成脱氢 抗坏血酸，脱下的氢传给氧生成水。
乙醇酸氧化酶：
一种黄素蛋白，存在于过氧化体 中，催化乙醇酸氧化为乙醛酸的 反应，在光呼吸中起重要作用。
过氧化物酶与过氧化氢酶
过氧化物酶催化H2O2对芳香族胺 类或酚类化合物的氧化。 过氧化氢酶催化H2O2的分解。
C6H12O6 + 6 O2 +6 H2O → 6 CO2 + 12 H2O
呼吸作用的生理意义
（1）为植物生命活动提供能量 （2）为植物体内其他重要有机物
质合成提供原料，是植物代 谢的中心 （3）在植物抗病免疫方面起重要 作用。
植物呼吸代谢的途径
呼吸代谢过程包括底物的降解 （底物氧化）和能量产生（末 端氧化）。
②抵御逆境
③分流电子 当呼吸底物积累大于生长、储
存、ATP合成需要时，通过该途 径将多余能量消耗掉。
2. 线粒体外的末端氧化酶
多酚氧化酶：是含铜的酶，存在于 质体和微体中，催化酚类物质为醌 类物质。
在日常生活和生产活动中，经常 要采取一些措施抑制褐变，或利用 酚氧化酶的活动产生特定的颜色。
抗坏血酸氧化酶
要求：掌握呼吸作用的概念和生 理意义，植物呼吸代谢途径的特 点及调控，植物呼吸作用和农业 生产的关系。 重点：植物呼吸代谢的多样性， 呼吸作用在农业生产中的应用。
第一节 呼吸作用的概念 第二节 植物呼吸代谢途径 第三节 呼吸代谢的调控 第四节 影响植物呼吸的因素
第一节 呼吸作用的概念
植物的呼吸作用：植物以碳水化合 物为底物，经过呼吸代谢途径降解， 产生能量和各种中间产物，供给其 他生命活动过程的需要。
过程中所释放的CO2的量和吸收的O2 的量间的比值。 呼吸商（RQ）＝ 释放的CO2的量
吸收的O2的量
糖（RQ）＝ 1 油脂/蛋白质（RQ）< 1
呼吸强度
呼吸强度/呼吸速率：单位质量的
呼吸材料在单位时间内进行呼吸所消 耗的O2或释放的CO2的量。
第二节 植物呼吸代谢途径
1、淀粉和蔗糖的降解 2、糖酵解途径 3、三羧酸循环 4、磷酸戊糖途径 5、电子传递链 6、氧化磷酸化
质体
一 淀粉和蔗糖的降解
（一）淀粉的降解 淀粉是植物最重要的储藏多糖。 淀粉降解可通过淀粉磷酸化分解 和淀粉水解。
淀粉 叶绿体/淀粉体 葡萄糖
蔗糖 细胞质 葡萄糖/果糖
糖酵解途径
糖酵解途径（EMP途径）：葡
萄糖或淀粉经过一系列无氧的氧化 过程而分解成为丙酮酸的代谢途径 （在细胞质中进行）。
1. 温度
呼吸温度最低点：大多数植物在0℃以 下已无呼吸或仅有微弱呼吸。 呼吸温度最高点：一般在35- 45℃ 。 使呼吸过程以最快的，且是持续稳定 的速度进行的温度，称为呼吸最适温 度。温带植物呼吸作用的最适温度一 般在25-35℃之间。
温度对豌豆幼苗呼吸速率的影响
2. 氧气O2
缺氧条件下 O2 无氧呼吸 消失
1.线粒体内的末端氧化酶
细胞色素氧化酶植物体内最主要的末端 氧化酶，其作用是将Cyta中的电子 传递给O2，它与O2的亲和力最高。
在幼嫩组织中较活跃，在成熟组织 中活性较小。通常呼吸作用中耗氧 量的80%由这种酶承担。该酶易受 CN-、CO和N3-的抑制。
抗氰氧化酶 又名交替氧化酶，将UQH2
机械创伤：创伤会显著加强呼吸。
光照：光下呼吸速率高于遮阴或暗 中呼吸 离子：盐呼吸
第五节 植物呼吸作用与农业 生产的关系
一、呼吸效率 二、种子、幼苗的呼吸作用 三、果实的呼吸作用
呼吸效率是指每消耗1克葡萄糖可 合成生物大分子物质的克数。
• 生长旺盛的部位，呼吸效率较高； • 生长停止的组织或器官，呼吸效 率较低。
葡萄糖 ＋ 2NDA+ + 2ADP2- + 2H2PO4- 2丙酮酸 ＋ 2NADH + 2H+ + 2ATP3- + 2H2O
三羧酸循环
植物线粒体 圆柱体和椭球 体，一个植物 细胞含有大约 数百个线粒体。
糖酵解产生的丙酮酸通过丙酮 转运器输入线粒体基质。丙酮酸转 运器位于线粒体内膜，促进丙酮酸 和线粒体基质中OH-进行电中性交 换，使丙酮酸进入线粒体基质。
若呼吸底物为有机酸等氧化程 度较高的物质时，RQ＞1。
小麦和亚麻种子萌发及幼苗生长过程中呼吸商的变化
二、内部因素对呼吸速率的影响
不同植物，呼吸速率不同；同一植物的 不同器官或组织，或不同发育时期的同 一器官呼吸速率不同。
三、外界条件对呼吸速率的影响
1. 温度 2. O2 3. CO2 4. 水分含量
的电子传递给O2，该酶对O2的 亲和力高。
抗氰呼吸
高等植物存在着氰化物不敏感 的呼吸，即在氰化物存在时仍 有一定呼吸作用，称为抗氰呼 吸（交替途径）。
抗氰呼吸电子传递途径如下：
NADH FMN-FeS UQ…………O2
FP 交替氧化酶 O2
抗氰呼吸的生理意义： ①有利于传粉和种子萌发（放热）
天 南 星 科 植 物 的 佛 焰 花 序
第三节 呼吸代谢的调控（自学）
第四节 呼吸作用的生理指标 及其影响因素
一、生理指标 二、内部因素对呼吸速率的影响 三、外界条件对呼吸速率的影响
一、生理指标
1.呼吸速率
2.呼吸商(respiratory Quotient RQ)
呼吸速率：
植物材料以单位重量（鲜重、 干重）或蛋白氮等为基础，在 一定时间内所放出的CO2的量或 吸收的O2的量。
把使无氧呼吸停止进行时的最低氧
含量(氧分压)称为氧消失点。
O2浓度升高时，有氧呼吸增强，当 O2浓度增加到一定程度后，呼吸作用 使不再随之增强，这一氧浓度称为氧 饱和点。
土壤通气不良时(水淹) 植物根系会处于缺氧或无氧环境
长时间进行无氧呼吸
• 乙醇或乳酸会使原生质蛋白质变性； • 有机物消耗过多； • 缺乏有氧呼吸的一些中间产物； • ATP产生少；
有氧呼吸和无氧呼吸
有氧呼吸是指呼吸底物在有氧条件下，
被彻底氧化降解为H2O和CO2并产生 大量能量（ATP）的过程； 无氧呼吸是在无氧或缺氧的条件下，
呼吸底物被部分氧化分解（不被彻底
氧化为H2O和CO2）并只有较少能量 产生的过程，高等植物进行无氧呼吸
时产生乳酸或乙醇。
呼吸作用的生理指标
呼吸商（RQ）：呼吸底物在呼吸
2. 种子贮藏与呼吸作用
种子贮藏与呼吸作用密切相 关，呼吸速率高，有机物消耗大， 种子寿命和品质降低。在贮藏种 子时尽量降低其呼吸速率。
谷粒或种子的含水量对呼吸速率的影响
1.亚麻； 2.玉米； 3.小麦
控制种子含水量
提高CO2浓度，降低O2的含量，控制种 子的呼吸速率。 气调法进行粮食贮藏，对密闭粮仓中的 空气抽出，再充入氮气，来抑制呼吸。
二、种子、幼苗的呼吸作用
1.种子形成与呼吸作用 2.种子贮藏与呼吸作用 3.萌发种子和幼苗的呼吸作用
1. 种子形成与呼吸作用
在种子的形成初期，呼吸逐渐 升高，灌浆期达到最高峰。呼吸 速率最大的时期恰好是贮藏物质 积累的最迅速时期。
在25℃下测定菜豆种子成熟期的呼吸速率
在25℃下测定菜豆种子成熟期的呼吸速率
常用的单位有 mol·g-1·h-1。
呼吸商(respiratory Quotient RQ)：
指植物组织在一定时间内放出 CO2的量与吸收O2的量之比值， 又称为呼吸系数。
RQ＝放出CO2量 吸收O2量
当呼吸底物为碳水化合物且又 被彻底氧化时，其RQ为1；
当呼吸底物为脂肪(脂肪酸)、 蛋白质等分子中含还原程度较 高的物质时，RQ＜1；
柑桔、葡萄、菠萝等为非呼吸跃 变型果实。
乙烯是呼吸跃变发生的原因。
丙酮酸在线粒体中经过三羧酸 循环彻底氧化降解生成CO2和H2O。
磷酸戊糖途径的特点 （1）在细胞质中进行； （2）主要中间产物是五碳糖。
五 电子传递和氧化磷酸化作用
一、电子传递链 二、氧化磷酸化 三、抗氰呼吸 四、末端氧化系统的多样性 五、呼吸作用中的能量代谢
一、电子传递链
电子最终经细胞色素氧化酶传递给氧，形成水。
四、末端氧化系统的多样性
参与生物氧化反应的有多种氧 化酶，其中处于呼吸链一系列氧 化还原反应最末端，能活化分子 态氧的酶被称为末端氧化酶 (terminal oxidase)。
1.线粒体内的末端氧化酶 ① 细胞色素氧化酶 ② 抗氰氧化酶（交替氧化酶）
2. 线粒体外的末端氧化酶 ① 酚氧化酶 ② 抗坏血酸氧化酶 ③ 乙醇酸氧化酶
许多耗能反应，如矿质元素的吸收等
3、CO2 浓度 末端产物，对呼吸有抑制作用。
但只有当CO2浓度大大超过自 然状况下的CO2浓度时，才会发 生这种情况。
4、水分含量
植物种子水分含量与呼吸作用的关系。
成熟种子水分含量较低；束缚水， 酶不能发挥作用，多种代谢，包括 呼吸作用都极微弱。
水分含量增高后，出现自由水， 酶的活性增高，呼吸作用增强。
3.萌发种子和幼苗的呼吸作用
种子萌发的先决条件时吸水， 伴随含水量的增加，呼吸速率会 迅速增加。
种子萌发过程中，随着呼吸底 物的不同，呼吸商也有不同。
三、果实的呼吸作用
呼吸跃变
在果实成熟过程中，在一 定时期，呼吸速率会突然升高， 然后又迅速下降，这一现象称 为呼吸跃变。
苹果、梨、香蕉、番茄、杏等为 呼或与细胞壁 相结合。
催化抗坏血酸脱氢反应，生成脱氢 抗坏血酸，脱下的氢传给氧生成水。
乙醇酸氧化酶：
一种黄素蛋白，存在于过氧化体 中，催化乙醇酸氧化为乙醛酸的 反应，在光呼吸中起重要作用。
过氧化物酶与过氧化氢酶
过氧化物酶催化H2O2对芳香族胺 类或酚类化合物的氧化。 过氧化氢酶催化H2O2的分解。
C6H12O6 + 6 O2 +6 H2O → 6 CO2 + 12 H2O
呼吸作用的生理意义
（1）为植物生命活动提供能量 （2）为植物体内其他重要有机物
质合成提供原料，是植物代 谢的中心 （3）在植物抗病免疫方面起重要 作用。
植物呼吸代谢的途径
呼吸代谢过程包括底物的降解 （底物氧化）和能量产生（末 端氧化）。
②抵御逆境
③分流电子 当呼吸底物积累大于生长、储
存、ATP合成需要时，通过该途 径将多余能量消耗掉。
2. 线粒体外的末端氧化酶
多酚氧化酶：是含铜的酶，存在于 质体和微体中，催化酚类物质为醌 类物质。
在日常生活和生产活动中，经常 要采取一些措施抑制褐变，或利用 酚氧化酶的活动产生特定的颜色。
抗坏血酸氧化酶
要求：掌握呼吸作用的概念和生 理意义，植物呼吸代谢途径的特 点及调控，植物呼吸作用和农业 生产的关系。 重点：植物呼吸代谢的多样性， 呼吸作用在农业生产中的应用。
第一节 呼吸作用的概念 第二节 植物呼吸代谢途径 第三节 呼吸代谢的调控 第四节 影响植物呼吸的因素
第一节 呼吸作用的概念
植物的呼吸作用：植物以碳水化合 物为底物，经过呼吸代谢途径降解， 产生能量和各种中间产物，供给其 他生命活动过程的需要。
过程中所释放的CO2的量和吸收的O2 的量间的比值。 呼吸商（RQ）＝ 释放的CO2的量
吸收的O2的量
糖（RQ）＝ 1 油脂/蛋白质（RQ）< 1
呼吸强度
呼吸强度/呼吸速率：单位质量的
呼吸材料在单位时间内进行呼吸所消 耗的O2或释放的CO2的量。
第二节 植物呼吸代谢途径
1、淀粉和蔗糖的降解 2、糖酵解途径 3、三羧酸循环 4、磷酸戊糖途径 5、电子传递链 6、氧化磷酸化
质体
一 淀粉和蔗糖的降解
（一）淀粉的降解 淀粉是植物最重要的储藏多糖。 淀粉降解可通过淀粉磷酸化分解 和淀粉水解。
淀粉 叶绿体/淀粉体 葡萄糖
蔗糖 细胞质 葡萄糖/果糖
糖酵解途径
糖酵解途径（EMP途径）：葡
萄糖或淀粉经过一系列无氧的氧化 过程而分解成为丙酮酸的代谢途径 （在细胞质中进行）。
1. 温度
呼吸温度最低点：大多数植物在0℃以 下已无呼吸或仅有微弱呼吸。 呼吸温度最高点：一般在35- 45℃ 。 使呼吸过程以最快的，且是持续稳定 的速度进行的温度，称为呼吸最适温 度。温带植物呼吸作用的最适温度一 般在25-35℃之间。
温度对豌豆幼苗呼吸速率的影响
2. 氧气O2
缺氧条件下 O2 无氧呼吸 消失
1.线粒体内的末端氧化酶
细胞色素氧化酶植物体内最主要的末端 氧化酶，其作用是将Cyta中的电子 传递给O2，它与O2的亲和力最高。
在幼嫩组织中较活跃，在成熟组织 中活性较小。通常呼吸作用中耗氧 量的80%由这种酶承担。该酶易受 CN-、CO和N3-的抑制。
抗氰氧化酶 又名交替氧化酶，将UQH2
机械创伤：创伤会显著加强呼吸。
光照：光下呼吸速率高于遮阴或暗 中呼吸 离子：盐呼吸
第五节 植物呼吸作用与农业 生产的关系
一、呼吸效率 二、种子、幼苗的呼吸作用 三、果实的呼吸作用
呼吸效率是指每消耗1克葡萄糖可 合成生物大分子物质的克数。
• 生长旺盛的部位，呼吸效率较高； • 生长停止的组织或器官，呼吸效 率较低。
葡萄糖 ＋ 2NDA+ + 2ADP2- + 2H2PO4- 2丙酮酸 ＋ 2NADH + 2H+ + 2ATP3- + 2H2O
三羧酸循环
植物线粒体 圆柱体和椭球 体，一个植物 细胞含有大约 数百个线粒体。
糖酵解产生的丙酮酸通过丙酮 转运器输入线粒体基质。丙酮酸转 运器位于线粒体内膜，促进丙酮酸 和线粒体基质中OH-进行电中性交 换，使丙酮酸进入线粒体基质。
若呼吸底物为有机酸等氧化程 度较高的物质时，RQ＞1。
小麦和亚麻种子萌发及幼苗生长过程中呼吸商的变化
二、内部因素对呼吸速率的影响
不同植物，呼吸速率不同；同一植物的 不同器官或组织，或不同发育时期的同 一器官呼吸速率不同。
三、外界条件对呼吸速率的影响
1. 温度 2. O2 3. CO2 4. 水分含量
的电子传递给O2，该酶对O2的 亲和力高。
抗氰呼吸
高等植物存在着氰化物不敏感 的呼吸，即在氰化物存在时仍 有一定呼吸作用，称为抗氰呼 吸（交替途径）。
抗氰呼吸电子传递途径如下：
NADH FMN-FeS UQ…………O2
FP 交替氧化酶 O2
抗氰呼吸的生理意义： ①有利于传粉和种子萌发（放热）
天 南 星 科 植 物 的 佛 焰 花 序
第三节 呼吸代谢的调控（自学）
第四节 呼吸作用的生理指标 及其影响因素
一、生理指标 二、内部因素对呼吸速率的影响 三、外界条件对呼吸速率的影响
一、生理指标
1.呼吸速率
2.呼吸商(respiratory Quotient RQ)
呼吸速率：
植物材料以单位重量（鲜重、 干重）或蛋白氮等为基础，在 一定时间内所放出的CO2的量或 吸收的O2的量。
把使无氧呼吸停止进行时的最低氧
含量(氧分压)称为氧消失点。
O2浓度升高时，有氧呼吸增强，当 O2浓度增加到一定程度后，呼吸作用 使不再随之增强，这一氧浓度称为氧 饱和点。
土壤通气不良时(水淹) 植物根系会处于缺氧或无氧环境
长时间进行无氧呼吸
• 乙醇或乳酸会使原生质蛋白质变性； • 有机物消耗过多； • 缺乏有氧呼吸的一些中间产物； • ATP产生少；
有氧呼吸和无氧呼吸
有氧呼吸是指呼吸底物在有氧条件下，
被彻底氧化降解为H2O和CO2并产生 大量能量（ATP）的过程； 无氧呼吸是在无氧或缺氧的条件下，
呼吸底物被部分氧化分解（不被彻底
氧化为H2O和CO2）并只有较少能量 产生的过程，高等植物进行无氧呼吸
时产生乳酸或乙醇。
呼吸作用的生理指标
呼吸商（RQ）：呼吸底物在呼吸
2. 种子贮藏与呼吸作用
种子贮藏与呼吸作用密切相 关，呼吸速率高，有机物消耗大， 种子寿命和品质降低。在贮藏种 子时尽量降低其呼吸速率。
谷粒或种子的含水量对呼吸速率的影响
1.亚麻； 2.玉米； 3.小麦
控制种子含水量
提高CO2浓度，降低O2的含量，控制种 子的呼吸速率。 气调法进行粮食贮藏，对密闭粮仓中的 空气抽出，再充入氮气，来抑制呼吸。
二、种子、幼苗的呼吸作用
1.种子形成与呼吸作用 2.种子贮藏与呼吸作用 3.萌发种子和幼苗的呼吸作用
1. 种子形成与呼吸作用
在种子的形成初期，呼吸逐渐 升高，灌浆期达到最高峰。呼吸 速率最大的时期恰好是贮藏物质 积累的最迅速时期。
在25℃下测定菜豆种子成熟期的呼吸速率
在25℃下测定菜豆种子成熟期的呼吸速率
常用的单位有 mol·g-1·h-1。
呼吸商(respiratory Quotient RQ)：
指植物组织在一定时间内放出 CO2的量与吸收O2的量之比值， 又称为呼吸系数。
RQ＝放出CO2量 吸收O2量
当呼吸底物为碳水化合物且又 被彻底氧化时，其RQ为1；
当呼吸底物为脂肪(脂肪酸)、 蛋白质等分子中含还原程度较 高的物质时，RQ＜1；