植物生理学4呼吸作用
植物生理学 呼吸作用
（三）氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂
2.3 磷酸戊糖途径（PPP）
作用： 1.提供还原力NADPH2, 2.提供中间产物, 3.也能产生能量。 R-5-P→dR5P……nuclear acid. E4P + PEP→C7……莽草酸途径→芳香族氨 基酸、 植物激素。酚、醌类
油料种子形成，病虫害，开花等PPP增加。 判断： 最初脱下的CO2中C6/ C1比值。 全为PPP时C6/ C1为0；EMP-TCAC6/ C1 为 1。 如比值在0-1之间，说明两条途径都有。
重要中间产物： Pyr(丙酮酸)→Ala PEP→OAA PEP+E4P→C7…… 莽草酸途径……芳 香族氨基酸、植物 激素。
2.2
TCA cycle (Tricarboxylic acid cycle)
• 丙酮酸,在有 氧条件下, 逐 步氧化分解, 最终形成水和 CO2的过程。 Krebs cycle。
2）Alternate oxidase(Cyanide-resistant oxidase) -- 对氰化物不敏感的氧化酶。 不受CN-和N3-及CO等呼吸抑制剂所抑制的呼 吸被称为抗氰呼吸。
在氰化物存在条件下仍运行的呼吸作用称为抗氰呼吸，也即 是对氰化物不敏感的那一部分呼吸。 抗氰呼吸可以在某些条件下与细胞色素电子传递主路(CP)交 替运行，抑制正常电子传递途径就可促进抗氰呼吸的发生， 因此，抗氰呼吸又称为交替途径(alternative pathway AP)，
有氧呼吸与无氧呼吸共有的道路(阶段)
是什么?
Section 2. 呼吸作用途径
2.1 糖酵解Glycolysis--- EMP pathway
糖酵解指在细胞质中己糖降解成丙酮酸过程
植物生理学：第4章 植物的呼吸作用-续3
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➢ 根据上述情况可把呼吸分为两类：
①维持呼吸-用以维持细胞的活性的呼吸。 相对稳定的,每克干重植物约消耗15～20mg葡萄糖。
②生长呼吸-用于供生长发育所需要的呼吸。 如生物大分子的合成，离子吸收等。植株幼嫩生长活跃
20 ℃左右。经36—48小时，就可达到催芽要求(芽长半 粒谷，根长一粒谷)。晾芽以后就可播种。
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种子播种过深或长期淹水 缺氧，会影响正常的有氧呼 吸，对物质转化和器官的形 成都不利，特别是根的生长 和分化会受到明显的抑制。
油料种子萌发时，耗氧多，呼吸商小，所以更需要注意 浅播，保证O2的供应。 有不少种子在萌发早期或吸胀过程中都表现出抗氰呼吸 的存在。这可能与提高种子温度加快萌发时的物质代谢有 关。
第4章
植 物 的 呼 吸 作 用
第一节 呼吸作用的概念及生理意义
第二节 呼吸代谢途径的多样性 第三节 电子传递与氧化磷酸化
一、电子传递链 二、氧化磷酸化 三、呼吸链电子传递途径的多样性 四、末端氧化酶的多样 五、抗氰呼吸及生理意义 第四节 呼吸作用中的能量代谢 第五节 呼吸作用的指标及影响因素 第六节 呼吸作用与农业生产
2、呼吸途径 种子成熟过程呼吸途径也发生变化。水
稻植株在开花初期籽粒的呼吸途径以EMT-TCAC途径 为主，以后随着种子的成熟，PPP途径加强。
7
（二）种子的安全贮藏与呼吸作用
干燥种子的呼吸作用与粮食贮藏有密切关系
含水量很低的风干种子呼吸速率微弱, 为什么？
➢ 一般油料种子含水量在8％～9 ％、淀粉种子含水量在12％～ 14％以下，种子中原生质处于 凝胶状态，呼吸酶活性低，呼 吸极微弱，可以安全贮藏,此时 的含水量称之为安全含水量。
植物生理学课件第四章呼吸作用
物质代谢的枢纽。 TCA既是糖、脂类和氨基酸 等彻底分解的共同途径，其中间产物又是合成 糖、脂类和氨基酸的原料。
3. 戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathway, PPP）
CO2+H2O
中间代谢产物是合成糖类、脂类、蛋白 质和维生素及各种次生物质的原料
二、生物氧化（biological oxidation）
生物氧化是指发生在生物体细胞线粒 体内的一系列传递氢、电子的氧化还原反 应。生物氧化过程中释放的能量一部分以 热能形式散失，一部分贮存在高能磷酸化 合物ATP中。
简称TCA）
TCA循环中 虽然没有O2的 参加，但必须 在有氧条件下 经过呼吸链电 子传递，使 NAD+ 和FAD、 UQ在线粒体中 再生，该循环 才可继续，否 则TCA循环就会 受阻。
三羧酸循环的生理意义：
（1）TCA是植物体获得能量的最主要形式。 使NAD+和FAD还原成NADH和FADH2。这些电子供
1. 为植物生命活动提供能量
需呼吸作用提供 能量的生理过程有： 离子的主动吸收和运 输、细胞的分裂和伸 长、有机物的合成和 运输、种子萌发等。
不需呼吸作用直 接提供能量的生理过 程有：干种子的吸胀 吸水、离子的被动吸 收、蒸腾作用、光反 应等。
2. 中间产物是合成重要有机物质的原料
呼吸作用的中间产物如，
如：细胞色素系统、铁硫蛋白、铁氧还蛋白等。
呼吸传递体中除 UQ外,大多数组分是与 蛋白质结合，以复合体形式嵌入膜内存在的。
植物线粒体的电子传递链位于线粒体 的内膜上，由五种蛋白复合体组成。
植物生理学题库(含答案)第四章 植物呼吸作用
植物生理学题库（含答案）第四章植物呼吸作用一、名词解释1．呼吸作用：指生活细胞内的有机物质，在一系列酶的参与下，逐步氧化分解，同时释放能量的过程。
2．有氧呼吸：指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CO2并形成水，同时释放能量的过程。
3．糖酵解：指在细胞质内所发生的，由葡萄糖分解为丙酮酸的过程。
4．三羧酸循环：丙酮酸在有氧条件下，通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解CO2的过程。
5．生物氧化：指有机物质在生物体内进行氧化，包括消耗氧，生成CO2和H2O，放出能量的过程。
6．呼吸链：呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途径，传递到分子氧的总轨道。
7．P/O比：指呼吸链中每消耗1个氧原子与用去Pi或产生ATP的分子数。
8．氧化磷酸化：是指呼吸链上的氧化过程，伴随着ADP被磷酸化为ATP的作用。
9．巴斯德效应：指氧对发酵作用的抑制现象。
10．细胞色素：为一类含有铁卟啉的复合蛋白。
细胞色素辅基所含的铁能够通过原子价的变化逆向传递电子，在生物氧化中，它是一种重要的电子传递体。
11．呼吸速率：又称呼吸强度。
以单位鲜重千重或单位面积在单位时间内所放出的CO2的重量(或体积)或所吸收O2的重量(或体积)来表示。
12．呼吸商：又称呼吸系数。
是指在一定时间内，植物组织释放CO2的摩尔数与吸收氧的摩尔数之比。
13．抗氰呼吸：某些植物组织对氰化物不敏感的那部分呼吸。
即在有氰化物存在的情况下仍能够进行其它的呼吸途径。
14．无氧呼吸：指在无氧条件下，细胞把某些有机物分解为不彻底的氧化产物。
二、是非题(True or false)( ×)1．所有生物的生存都需要O2。
( ×)2．糖酵解途径是在线粒体内发生的。
( √ )3．在种子吸水后种皮未破裂之前，种子主要进行无氧呼吸。
( ×)4．戊糖磷酸途径在幼嫩组织中所占比例较大，在老年组织中所占比例较小。
中国科学院大学植物生理学：第四章 植物的呼吸作用
藏久了，稻种催芽时堆积过厚，都会产生酒味，这便是 酒精发酵的结果。 • 乳酸菌在无氧条件下产生乳酸，这种作用称为乳酸发酵， 其反应式如下： • C16H12O6→2CH3CHOHCOOH， △G°′=-197 kJ·mol• 高等植物也可发生乳酸发酵，例如，马铃薯块茎、甜菜 块根、玉米胚和青贮饲料实在用文进档 行无氧呼吸时就产生乳酸
数量和种类也随之而改变，
从而影响着其他物质代谢过
程。呼吸作用在植物体内的
碳、氮和脂肪等代谢活动中
起着枢纽作用。
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• 3.在植物抗病免疫方面有着重要作用
• 植物和病原微生物的相互作用中，植物依 靠呼吸作用氧化分解病原微生物所分泌的 毒素，以消除其毒害
• 植物受伤或受到病菌侵染时，也通过旺盛 的呼吸，促进伤口愈合，加速木质化或栓 质化，以减少病菌的侵染
• 有氧呼吸是高等植物呼吸的主要形式，通常所说的 呼吸作用，主要是指有氧呼吸
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（二）无氧呼吸
• 无氧呼吸是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分 解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。微生 物的无氧呼吸通常称为发酵（fermentation）。例如酵 母菌，在无氧条件下分解葡萄糖产生酒精，这种作用称 为酒精发酵，其反应式如下：
第二篇 植物体内的物 质和能量的转变
主讲教师：吴传书
中国科学院大学 201实3用.文1档1.06
内容简介
• 第一篇主要讲述了植物如何合成初级有机 物并将光能贮藏在有机物之中
• 本篇主要讨论植物体内的物质和能量的转 变过程：
• 其中第四篇“植物的呼吸作用”主要讲解 能量的转变，也涉及到一些物质转变问题
植物生理学名词解释
第四章呼吸作用一、名词解释1、呼吸作用：生物体内的有机物质通过氧化还原而产生CO2，同时释放能量的过程。
2、有氧呼吸：指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CO2并形成水，同时释放能量的过程。
3、三羧酸循环：丙酮酸在有氧条件下由细胞质进入线粒体逐步氧化分解，最终生成水和二氧化碳。
4、生物氧化：指有机物质在生物体内进行氧化分解，生成CO2和H2O，放出能量的过程。
5、呼吸链：呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有序的电子传递体组成的电子传递途径，传递到氧分子的总轨道。
6、氧化磷酸化：在生物氧化过程中，电子经过线粒体的呼吸链传递给氧（形成水分子），同时使ADP被磷酸化为ATP的过程。
7、呼吸商：又称呼吸系数。
是指在一定时间内，植物组织释放CO2的摩尔数与吸收氧的摩尔数之比。
8.糖酵解：胞质溶胶中的己糖在无氧或有氧状态下分解成丙酮酸的过程。
二、填空题1、呼吸作用的糖的分解代谢途径中，糖酵解和戊糖磷酸途径在细胞质中进行；三羧酸循环途径在线粒体中进行。
三羧酸循环是英国生物化学家Krebs 首先发现的。
2、早稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻种，其目的就是使呼吸作用正常进行。
当植物组织受伤时，其呼吸速率加快。
春天如果温度过低，就会导致秧苗发烂，这是因为低温破坏了线粒体的结构，呼吸“空转”，缺乏能量，引起代谢紊乱的缘故。
3.呼吸链的最终电子受体是 O2氧化磷酸化与电子传递链结偶联，将影响_ ATP _的产生。
4.糖酵解是在细胞细胞基质中进行的，它是有氧呼吸和无氧呼吸呼吸的共同途径。
5.氧化磷酸化的进行与 ATP合酶密切相关，氧化磷酸化与电子传递链解偶联将影响__ ATP__的产生。
6.植物呼吸过程中，EMP的酶系位于细胞的细胞基质部分，TCA的酶系位于线粒体的线粒体基质部位，呼吸链的酶系位于线粒体的嵴部位。
7. 一分子葡萄糖经有氧呼吸彻底氧化，可净产生__38__分子ATP，•需要经过__6_底物水平的磷酸化。
《植物生理学》第四章
酒精发酵酶:
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2
+能量 （△G°′= -226 kJ·mol-1）
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乳酸发酵： 酶
C6H12O6
2CH3CHOHCOOH +能
量 △G°′= -197 kJ·mol-1
在高等植物中称为无氧呼吸，在微生物 中称为发酵。高等植物通常是以有氧呼吸为主， 但在特定的条件下，如暂时缺氧也可进行无氧呼 吸。
质子传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有NAD+、FMN、 FAD、泛醌（UQ或Q）等，它们既传递质子又传递电子。
除了UQ和细胞色素c（Cytc）外，组成呼吸链的有4种酶复合体， 另外还有一种ATP合酶复合体，它们嵌在线粒体内膜上。
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复合体Ⅰ：含有NADH脱氢酶，FMN,4个Fe-S蛋白 复合体Ⅱ：琥珀酸脱氢酶（FAD, Fe-S蛋白) 复合体Ⅲ：含有2个Cytb(b560和b565)，Cytc 和Fe-S。 复合体Ⅳ：含有细胞色素氧化酶复合物， Cyta,Cyta3。把Cytc的 电子传给O2，形成水。 复合体ⅴ：又称 ATP合成酶或称H+- ATP酶复合体
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（三）抗氰呼吸
1. 抗氰呼吸的概念
在氰化物存在下，某些植物呼吸不受抑制，这 种呼吸途径称为抗氰呼吸。抗氰呼吸可以在某些条件下与
电子传递主路交替运行，因此，抗氰呼吸又称交替途径。
精品课件
2. 植物抗氰呼吸的生理意义
➢放热增温，促进植物开花、种子萌发 。 ➢增加乙烯生成，促进果实成熟，促进衰老。 ➢代谢的协同调控。 ➢增强抗逆性。
交替氧化酶又称抗氰氧化酶，它将UQH2的电子交给O2 生成H2O。它与氧的亲和力高，不受CN-、CO、N3-的抑制。
植物生理学第四章植物的呼吸作用
一、生化途径多样性 2 三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）
2）总反应
丙酮酸+4NAD+＋FAD＋ADP＋ Pi ＋2H2O→ 3CO2+4NADH＋4H+＋ FADH2＋ATP
2ATP 3ATP
TCA循环中生成的NADH和 FADH2，经呼吸链将H+和电子传给 O2生成H2O,同时偶联氧化磷酸化生 成ATP。 底物水平磷酸化生成ATP。
一、生化途径多样性
3 戊糖磷酸途径（PPP、HMP途径）
葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧，并以戊糖磷酸为重要中间产物 的有氧呼吸途径。
1）反应场所：细胞质 2）总反应： G6P＋2NADP＋＋H2O→Ru5P＋CO2＋ 2NADPH＋2H＋
核酮糖-5-磷酸
3）生理意义： A.产生大量NADPH为体内反应提供还原力。 B.为其它物质代谢提供原料。Ru5P可合成核酸。 C.重组阶段的酶和产物与光合C3途径相同，可相互交流。 D.产生绿原酸、咖啡酸等抗病物质，可增强抗病性。
一、生化途径多样性 2 三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）
3）生理意义：
A.提供生命活动所需能量的主要来源。 • 通过电子传递与氧化磷酸化偶联产生大量ATP。 B.是物质代谢的枢纽。起始物乙酰CoA是糖、脂 肪、蛋白质三大类物质代谢的枢纽。 C.释放CO2 D.需O2，接受电子，有氧条件下NAD＋和FAD 才能再生，否则TCA循环受阻。
(△G°′是指pH为7时标准自由能的变化)
生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产 物，同时释放能量的过程。
酒精发酵: C6H12O6 C6H12O6
酶
2C2H5OH+2CO2 2CH3CHOHCOOH
植物生理学04呼吸作用
植物生理学04呼吸作用呼吸作用是植物维持生命活动的关键过程之一、它是指植物通过氧气和糖在细胞内进行氧化还原反应，从而产生能量和二氧化碳的过程。
呼吸作用不仅能提供生命活动所需的能量，还能使植物控制体内的氧气和二氧化碳浓度。
呼吸作用在植物中分为两个过程：有氧呼吸和乳酸发酵。
有氧呼吸是指在充分供氧的条件下，植物以糖为底物，通过线粒体中的氧化还原反应产生能量、二氧化碳和水。
这是植物维持正常生命周期和生长发育的主要途径，也是光合作用的产物被利用的途径。
乳酸发酵是指在供氧不足的情况下，植物将糖转化为乳酸来产生能量。
有氧呼吸是通过三个主要步骤实现的：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化。
在糖酵解阶段，糖分子被分解成两分子的丙酮酸，然后再转化为乙酸，并进一步氧化生成还原辅酶NADH。
在三羧酸循环中，乙酸被氧化为二氧化碳，进一步产生ATP。
氧化磷酸化是最终产生ATP的过程，通过线粒体内部的电子传递链和ATP合成酶，将NADH和FADH2的能量转化为ATP和水。
其次，呼吸作用能够调节植物体内的氧气和二氧化碳浓度。
在光合作用中，植物通过吸收二氧化碳、释放氧气来合成有机物质。
然而，当光照强度降低或夜间无光时，植物停止光合作用，而进行呼吸作用。
这时，植物通过呼吸作用释放二氧化碳，保持了氧气和二氧化碳之间的平衡。
另外，呼吸作用还受到许多生态因素的调节。
温度是一个重要的调节因子，温度升高可以促进呼吸作用的进行，但也增加了氧化酶的活性，进而加速能量的消耗。
光照和氧气浓度也会影响呼吸作用。
高光照强度和氧气浓度会抑制呼吸作用，因为它们促进了光合作用，提供了足够的能量。
而低光照和氧气浓度则有助于呼吸作用的进行。
总之，呼吸作用是植物维持生命活动的重要过程之一，通过氧气和糖的氧化还原反应产生能量和二氧化碳。
它不仅提供了生长和发育所需的能量，还能调节植物体内的氧气和二氧化碳浓度，以适应不同的环境条件。
了解植物的呼吸作用有助于我们更好地理解植物的生命活动和生态适应性。
植物生理学第4章 呼吸作用
14.丙酮酸脱羧酶，15.乙醇脱氢酶，16.乳酸脱氢酶
无氧呼吸过程中，葡萄糖分子的大部分能量 仍保存在乳酸或酒精分子中。无氧呼吸导致细胞 有机物消耗大，能量利用效率低，乳酸和酒精积 累对原生质有毒害作用。
毕希纳（Eduard Buchner）：德国化学 家，他于 1897 年发表《无细胞的发酵》 论文，证明离体酵母提取物可以象活体 酵母细胞一样将葡萄糖转变为酒精和二 氧化碳。这一研究成果结束了长达半个 世纪有关发酵的本质生命力论和机械论 的争论。 Eduard Buchner 由于毕希纳在微生物学和现代酶化 学方面做出重大项献，他被授予 1907 年 度诺贝尔化学奖。
糖酵解：葡萄糖到丙酮酸（在细胞质中）
葡萄糖的磷酸化作用 6—磷酸果糖的磷酸化作用 2分子1，3—DPGA的脱磷酸作用 2分子磷酸烯醇式丙酮酸的脱磷酸作用 2分子3—磷酸甘油醛氧化时生成的2NADH+H+ 丙酮酸转化为乙酰CoA（线粒体内）
(由于往返过程的消耗每分子NADH只能生成2ATP)
形成2NADH+H+
三羧酸循环（线粒体内 2分子琥珀酰CoA形成2分子GTP 2分子异柠檬酸，α —酮戊二酸和苹果酸氧化 作用中生成6NADH+H+ 2分子琥珀酰的氧化作用中生成2FADH2 每mol葡萄糖净生成
+6
+2 +18 +4 38molATP
1分子的葡萄糖通过糖酵解、三羧酸循环和电 子传递链彻底氧化成 CO2 和 H2O 时，总共产生 38 个ATP。
复合体I 鱼藤酮 复合体III 抗霉素A 复合体IV
氰化物，CO
2、电子传递支路1
H2O2 又在过氧化氢酶催化下分解释放氧
气，可氧化水稻根系周围的各种还原性物质 （如 H2S 、 Fe2+ 等），从而消除还原性物质对 水稻根的毒害，使水稻能在还原条件下的水田 中正常生长发育。
植物生理学04呼吸作用
二 呼吸作用与粮食储藏 降水、控温、控湿、控气、控微生物。
三 呼吸作用与果蔬储藏 降温、控氧（3－6％）、保湿、充N2等
第四章练习题 1 何谓植物的呼吸作用？它有什么生理作用？ 2 EMP、HMP、TCA 途径的主要过程及各自特点是什么？ 3 分析线粒体结构与呼吸作用的相关性。 4 举例说明植物呼吸过程中末端氧化具有多样性的生理义。 5 简述植物通过光合作用和呼吸作用所驱动的能量流动过程。 6 分析植物的光合作用和呼吸作用的相互关系。 7 空气中的氧对植物的呼吸有何影响？为什么？ 8 指出柠檬酸、NADPH、NADH 对植物呼吸作用调控的作用 位
促进 抑制ຫໍສະໝຸດ 三腺苷酸能荷调节（一）能荷(EC) 1 定义：用以表示细胞中腺苷酸系统能量状态的指标。
75 100
[ATP] + 1/2 [ADP] 能荷＝
[ATP] + [ADP] + [AMP]
ATP合成反应
相对速度（％）
2 能荷与代谢调节
50
通过反馈抑制，话细胞的
25
能荷一般稳定在0.75~0.95
间。能荷是细胞中ATP合
ATP利用反应
成反应和利用反应的调节
0
因素。
0.0
0.5
1.0
能荷
第六节 影响呼吸作用的因素
一 呼吸速率和呼吸商
（一）呼吸速率：
是度量呼吸强度的最常 用的生理指标。通常用植 物的单位鲜重、干重或原生质，在一定时间内所放出 CO2的量或吸收O2的量来表示。
(二）呼吸商
1 定义：呼吸商又称呼吸系数。是表示呼吸底物性
细胞质（基质）：糖酵解 戊糖磷酸途径 线粒体：三羧酸循环 生物氧化
植物生理学4呼吸作用
植物生理学4呼吸作用呼吸作用是植物体内的一种重要生理过程，是指植物体利用光合产生的有机物质进行氧化过程，产生能量和二氧化碳的同时释放出水分的过程。
呼吸作用是植物生理学中非常重要的一环，它与光合作用相对应，相互作用，共同构成了植物体内物质与能量的平衡。
植物体在进行呼吸作用时，主要通过以下三个过程完成：糖的分解、氧气的吸入和二氧化碳的排出。
首先，植物体内的糖类是呼吸作用的主要底物。
在光合作用中，植物通过吸收阳光和水，将二氧化碳和水合成为葡萄糖等有机物。
而在呼吸作用中，植物体将葡萄糖等有机物代谢成为能量。
这个过程通常被称作“有氧呼吸”，是指在充足氧气存在的情况下进行的呼吸作用。
糖的分解过程可分为糖酵解和三羧酸循环两个阶段，其中糖酵解过程是关键步骤，产生能量和产物包括乳酸、酒精等。
其次，植物体需要通过吸收氧气来完成呼吸作用。
氧气是呼吸作用的必需品，植物通过气孔、根细胞、叶肉细胞等部位吸收空气中的氧气。
氧气被植物体内的细胞吸收后，与有机物发生反应，释放出能量，进行代谢活动。
最后，植物通过呼吸作用将产生的二氧化碳排出体外。
在呼吸作用的过程中，植物体内有机物被氧化，产生一部分能量，并释放出二氧化碳。
二氧化碳与水一同经气孔排出植物体外。
这一过程不仅对植物本身而言重要，也对维持地球气候平衡起到了积极的作用。
总体来说，植物体内的呼吸作用是为了释放能量，以维持植物的生命活动。
正常情况下，植物体内的呼吸作用与光合作用是相互促进的，二者相互平衡，保持植物的正常生长发育。
然而，在一些情况下，如黑暗条件下或光合作用受到限制时，呼吸作用可能会占据主导地位，导致植物消耗过多的有机物和能量，从而影响其生长和发育。
此外，植物的呼吸作用对人类和地球生态系统也具有重要意义。
植物通过呼吸作用释放出的二氧化碳可以被其他植物利用，进行光合作用，生产氧气，维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。
同时，植物通过呼吸作用产生的能量也可以为其他生物提供食物和能量，构成生态系统的食物链和能量传递网络。
植物生理学习题大全--第4章植物的呼吸作用
第四章植物的呼吸作用一. 名词解释呼吸作用(respiration)：指生活细胞内的有机物质，在一系列酶的催化下，逐步氧化降解并释放能量的过程。
有氧呼吸(aerobic respiration)：指生活细胞在氧气的参与下，把体内的有机物质彻底氧化分解为二氧化碳和水并释放能量的过程。
无氧呼吸(anaerobic respiration)：在无氧条件下，生活细胞把体内的有机物质分解为不彻底的氧化产物并释放能量的过程，也称发酵(fermentation )。
糖酵解(glycolysis, EMP)：在细胞质基质内发生的，由己糖经过一些列酶促反应分解为丙酮酸的过程。
戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway, PPP)：在细胞质基质和质体内进行的葡萄糖直接氧化产生NADPH、磷酸戊糖和二氧化碳的酶促反应过程。
底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)：底物分子的磷酸直接转到ADP而形成ATP的过程。
三羧酸循环 tricarboxylic acid cycle , TCAC)：丙酮酸在有氧条件下，通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环逐步分解脱氢、并释放二氧化碳的过程。
又称为柠檬酸环或Kreds环，简称TCA循环。
巴斯德效应(Pasteur effect)：由巴斯德发现的氧气抑制发酵作用的现象。
生物氧化(biological oxidation)：有机物质在生物体内发生的氧化作用，包括消耗氧，生成二氧化碳和水并放出能量的过程。
呼吸链(respiratory chain)：呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列有顺序的电子传递体传递到分子氧的总轨道。
抗氰呼吸(cyanide resistant respiration)：指某些植物组织或器官在氰化物存在的情况下仍能进行的呼吸。
参与抗氰呼吸的末端氧化酶为交替氧化酶(抗氰氧化酶)。
末端氧化酶(terminal oxidase)：处于生物氧化一系列反应的最末端，将底物脱下的氢或电子传递给分子氧，形成水或过氧化氢的氧化酶。
植物生理学-呼吸作用
糖酵解途径分三个阶段：
(1) 已糖磷酸化 (2) 已糖磷酸的裂解 (3) ATP和丙酮酸的生成
糖酵解
和发酵途径
植物的呼吸代谢途径
糖酵解的生理意义
普遍存在于生物体中，是有氧呼吸和无氧呼吸的共同 途径
糖酵解一些中间产物(如丙糖磷酸)和最终产物丙酮酸
的化学性质十分活跃，参与不同物质的合成
为糖的异生提供了基本途径 糖酵解释放一些能量，供生物体需要，对于厌氧生物 来说是糖分解和获取能量的主要方式
呼吸作用的概念和生理意义
呼吸作用的生理意义
提供植物生命活动所需要的大部分能量 为其他化合物合成提供原料
呼吸作用的概念和生理意义
在进化上
无氧呼吸早于有氧呼吸，因为地球开始时无游离氧，只 有绿色光合生物出现后才有氧，进而有了有氧呼吸
至今仍有专性嫌气微生物只能在无氧下生活，有氧 反而有害
高等植物虽有各种氧化酶，但仍保存了无氧呼吸的 方式，在种子萌发初期和体积大的延存器官中(块根、 块茎及果实)内部仍进行无氧呼吸; 在水淹时也可进 行无氧呼吸
第四章 植物的呼吸作用
Plants carry on both photosynthesis and respiration
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第四章 植物的呼吸作用
呼吸作用的概念和生理意义 植物的呼吸代谢途径 电子传递与氧化磷酸化
呼吸作用中能量的储存与利用 呼吸作用的调节和控制 影响呼吸作用的因素 呼吸作用与农业生产
影响呼吸作用的因素
O2 O2浓度下降时，有氧呼吸抑制，无氧呼吸增强 长时间无氧呼吸会造成植物受伤死亡 CO2
CO2对呼吸作用具有抑制作用，但只有在CO2浓度远远超
植物生理学的呼吸作用的名词解释
植物生理学的呼吸作用的名词解释植物是地球上最古老的生物之一，它们通过光合作用将太阳能转化为化学能，从而为地球上的生物提供食物和氧气。
然而，植物并不只是光合作用的受益者，它们也需要进行呼吸作用来维持自身的生命活动。
本文将对植物生理学中呼吸作用相关的名词进行解释。
1. 呼吸作用呼吸作用是指植物通过氧气代谢有机物质并释放出能量的过程。
与动物不同，植物的呼吸作用并不涉及外部空气的吸入和排出，而是通过气孔和根系进行气体交换。
呼吸作用在植物的每个细胞中发生，为植物提供所需的能量，用于生长、细胞分裂、物质运输等生物学过程。
2. 呼吸速率呼吸速率是指单位时间内细胞呼吸释放的二氧化碳量。
呼吸速率是植物活动状态的重要指标，通常与生理状态和环境条件密切相关。
在气候温暖、光照充足的条件下，植物的呼吸速率较高；而在低温、暗处或其他不利生长因素下，呼吸速率会降低甚至停止。
3. 有氧呼吸有氧呼吸是指植物利用氧气来氧化有机物质并释放能量的呼吸过程。
这是一种高效的能量产生方式，其主要发生在植物细胞的线粒体中。
在有氧条件下，植物通过有氧呼吸将光合作用产生的葡萄糖转化为ATP（三磷酸腺苷），以供植物细胞的生理活动使用。
4. 无氧呼吸无氧呼吸是指在缺乏氧气的情况下，植物细胞利用发酵途径进行能量产生的呼吸形式。
这种呼吸方式相对低效，并会产生乳酸、酒精等副产物。
无氧呼吸通常在光合作用暂停或无法进行的情况下发生，例如夜间或根系缺氧的情况下。
5. 呼吸代谢呼吸代谢是指植物通过呼吸作用将有机物质氧化分解，释放出能量和二氧化碳的过程。
呼吸代谢不仅在植物的生长发育过程中起着重要作用，同时也参与了植物对环境的响应。
植物在遭受脆弱条件下（如干旱、低温等）会调节呼吸代谢以适应环境变化。
6. 呼吸节律呼吸节律是指植物呼吸速率在一定时间范围内周期性变化的现象。
植物的呼吸节律受到光周期、温度、水分等内外环境因素的影响。
光周期调节的呼吸节律主要与植物的光合活动有关，而温度和水分则会直接影响细胞呼吸速率的调节。
植物生理学-第四章植物的呼吸作用
指植物组织在一定时间内，释放CO2与吸收O2的数量比值。
单击此处添加标题
释放CO2的量 R·Q = 吸收O2的量
单击此处添加标题
R·Q是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。
单击此处添加标题
R·Q = 6CO2 / 6O2= 1
１、呼吸底物的性质 （１）呼吸底物为糖类（Ｇ）而又完全氧化时，Ｒ·Ｑ为１。
乙醇酸氧化E（过氧化物体）
章节一
细胞色素氧化
交替氧化E
酚氧化E
Vc氧化E
乙醇酸氧化E
分布部位
所含金属
对O2亲 和力
对氰 化物敏感
线粒体 线粒体 质体 细胞质 过氧化 微体 物体
若糖类在缺氧情况下进行酒精发酵，呼吸商大于1，异常的高； 若在呼吸过程中形成不完全氧化的有机酸，呼吸商小于1。如G不完全氧化成苹果酸：
三、呼吸速率的影响因素
（一）内部因素的影响 1、不同植物种类，呼吸速率不同。
植物种类 呼吸速率（氧气，鲜重） μl · g-1 · h-1 仙人掌 3.00 蚕豆 96.60 小麦 251.00 细菌 10 000.00
二、呼吸商的影响因素
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
R·Q = 4CO2 / 11O2= 0.36
如：油料种子萌发初期，棕榈酸先氧化为蔗糖。
（2）若呼吸底物是富含氢的物质，如蛋白质或脂肪，则呼吸商小于1。
C16H32O2 + 11O2 C12H22O11 + 4CO2 +5H2O
乙醇酸氧化途径
PPP在G降解中所占的比例与生理过程有关：
感病、受旱、受伤的组织中，PPP加强 植物组织衰老时，PPP所占比例上升 水稻、油菜等种子形成过程中，PPP所占比例上升
植物生理学第四章 植物的呼吸作用07
(2)电子传递体系磷酸化(氧化磷酸化)是指电子 从NADH或FADH\-2脱下,经电子传递链传递给分 子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。
糖酵解化学历程 Glu → G6P → F6P → F1,6BP → 3PGA + DHAP
链接动动画画：糖酵解
2. 糖酵解的生理意义 (1)糖酵解普遍存在于生物体中, 是有氧 呼吸和无氧呼吸的共同途径。
(2)糖酵解过程中产生的一系列中间产物, 在不同外界条件和生理状态下,可以通过 各种代谢途径,产生不同的生理反应,在植 物体内呼吸代谢和有机物质转化中起着枢 纽作用。
第一节 呼吸作用的概念、类型和生理意义 第二节 高等植物呼吸代谢的多样性 第三节 呼吸作用的调节 第四节 呼吸作用的生理指标及其影响因素 第五节 植物呼吸作用与农业生产的关系
第一节 呼吸作用的概念、类型与生理意义
一、呼吸作用的概念与类型: 呼吸作用(respiration)是在酶的催化下，氧化
有机物并释放能量的异化作用(disassimilation) 。
动画
Structure organization of the mitochondrion
糖酵解产生的丙酮酸是通过丙酮酸转运 器（pyruvate translocator）输入线粒 体基质的。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。
PPP途径化学历 程（2）
3
PPP途径化学历程（3）
2. 戊糖磷酸途径的特点和生理意义:
植物生理学004 植物的呼吸作用
一、呼吸链的概念和组成
呼吸链(respiratory chain)即呼吸电子传递链(electron transport chain)，是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的氢和电子传递总轨 道。 氢传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有NAD＋、NADP ＋、 FMN、FAD、UQ等，它们既传递电子，也传递质子。 电子传递体包括细胞色素系统和某些黄素蛋白、铁硫蛋白，只传 递电子。
.
2. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 是指 电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分 子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。 它是需氧生物合成ATP的主要途径。电子沿呼 吸链由低电位流向高电位是个逐步释放能量的 过程。
.
ADP+Pi ATP ADP+Pi ATP
二. 种子的安全贮藏与呼吸作用
油料种子: ＜6％～8％ 淀粉种子: ＜10％～12％
9％～10％ 13％～15％
呼吸极微弱，可以 安全贮藏，称为安 全含水量。
呼吸作用显著增强
粮食贮藏: ➢ 控制进仓种子的含水量，不得超过
安全含水量 ➢ 注意库房的通风 ，增高CO2含量 , 降低O2含量 ➢ 充N 贮藏
ADP+Pi ATP
NADH FMN Fe·S CoQ Cytb Fe·S Cytc1 Cytc Cytaa3 O Fe·S
FADH 可能偶联的部位
P/O=3 P/O=2
.
.
N
三、电 子传递 途径的 多样性
.
四、末端氧化酶类
末端氧化酶：位于呼吸电子传递链的 末端，并与氧还原为水相偶联的酶。
1、细胞色素氧化酶 cytochrome oxidase • 含Cu 与Fe,作用是将cyta3的电子交给 O2，使之活化并与质子结合形成水。 • 部位：线粒体，在植物中普遍存在， 占氧消耗的4/5。
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第二节 植物的呼吸代谢途径 糖的分解代谢途径※
1、糖酵解途径(EMP)---在细胞质进行
2、乙醇发酵和乳酸发酵---在细胞质进行 3、三羧酸循环 (TCA)---在线粒体进行 4、磷酸戊糖途径(PPP)---在细胞质进行
一、糖酵解(EMP) Embden,Meyerhof,Parnas 淀粉、葡萄糖或果糖在细胞质内，在一系列酶的 参与下分解成丙酮酸的过程。 C6H12O6+2ADP+2NAD++2Pi 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+ +2H2O 对高等植物来说，不管是有氧呼吸还是无氧呼 吸，糖的分解都先经过糖酵解阶段，形成丙酮酸， 然后才分道扬镳。 无氧 →无氧呼吸→酒精或乳酸 葡萄糖→→丙酮酸
⒋ 抗坏血酸氧化酶 含铜，位于细胞质中，可以催化抗坏血酸的 氧化。在植物中普遍存在，果蔬中较多，与植物 的受精过程有密切关系，利于胚珠发育。 该酶对氧的亲和力低。 ⒌ 乙醇酸氧化酶体系 是一种黄素蛋白酶（含 FMN），不含金属， 存在于过氧化物酶体中，是光呼吸的末端氧化途 径，催化乙醇酸氧化为乙醛酸，并产生过氧化氢， 与甘氨酸和草酸生成有关。 该酶对氧的亲和力极低，不受氰化物和CO 抑制。
2、无氧呼吸（发酵） 一般指在无氧条件下，细胞把某些有机物质分解 成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。
高等植物无氧呼吸可产生酒精或乳酸： C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 +Δ G（-226kj） C6H12O6 2CH3CHOHCOOH+Δ G（-197kj）
二、呼吸作用的生理意义※
1. 提供植物生命活动所需要的大部分能量。 ATP等形式储存，逐步释放 需能过程？不需能过程？ 2. 为其它有机物合成提供原料。 如丙酮酸， -酮戊二酸可通过转氨基作用形 成 相应的氨基酸，进而合成蛋白质。 磷酸丙糖可以形成甘油。 脂肪 丙酮酸形成乙酰CoA，生成脂肪酸。
3.为代谢活动提供还原力 呼吸底物降解过程中形成的NADH+H+、 NADPH+H+ 、FADH2等可为脂肪、蛋白质生物 合成，硝酸盐还原等生理过程提供还原力。 4.增强植物的抗病免疫能力 病原菌侵染时呼吸急剧上升，通过生物氧化 分解有毒物质；受伤时旺盛呼吸促进伤口愈合， 使伤口迅速木质化或栓质化，阻止病菌侵染；呼 吸加强还可促进具杀菌作用的绿原酸、咖啡酸等 的合成。
ห้องสมุดไป่ตู้ADH
ATP
外源NADH
ATP ATP
FMN→FeS→UQ→Cytb→Cytc→Cyta→Cyta3→O2 FeS FAD
呼吸链电子传递过程和ATP形成部位
三、末端氧化酶系统 末端氧化酶是把底物的电子传递到分子氧并形 成水或过氧化氢的酶。多种多样的与植物呼吸有关 的氧化酶系统，适应不同底物及不断变幻的外界环 境，保证植物正常的生命活动。 ⒈ 细胞色素氧化酶 ⒉ 交替氧化酶 ⒊ 酚氧化酶 ⒋ 抗坏血酸氧化酶 ⒌ 乙醇酸氧化酶
3- 磷酸甘油醛 5-磷酸木酮糖
PPP途径的生理意义※
1、该途径产生大量NADPH，为细胞各种合成反 应提供主要的还原力。如脂肪酸、固醇的生物合 成，硝酸盐、亚硝酸盐的还原、氨的同化等。 2、该途径的许多中间产物为许多重要化合物合 成提供原料。如Ru5P →核苷酸、NAD、NADP、 FAD，E4P+PEP→莽草酸→芳香族氨基酸 3、许多中间产物和酶与C3循环相同，所以PPP 途径可与光合作用联系起来。
1953诺贝尔生理学或医学奖
丙酮酸
CO2 NADH
乙酰CoA
柠檬酸
草酰乙酸
NADH
异柠檬酸
NADH
苹果酸
FADH2
草酰琥珀酸
CO2 CO2 NADH
琥珀酸
ATP
琥珀酰CoA
α-酮戊二酸
三羧酸循环的作用：
⒈提供生命活动所需能量的主要来源
⒉是物质代谢的枢纽 TCA循环是糖、脂肪、蛋白质和核酸及其它物质 共同的代谢过程，其中间产物又是合成糖、脂类 和氨基酸等的原料
在氰化物存在下，某些植物呼吸不受抑制--抗氰呼吸※。 发现：天南星科海芋属植物开花时，花序呼吸速率迅 速升高，比一般植物呼吸速率快100倍以上，组织温 度随之以提高到40℃（环境温度只有20℃）；同时， 这类酶的活性不受氰化物（CN-）所抑制。 后来通过离体线粒体研究查明，在这些植物组织 中含有另外一种氧化酶，它可以绕过复合体Ⅲ和Ⅳ把 电子传递给氧形成水，所以它对氰化物不敏感，但被 鱼藤酮和水杨酸氧肟酸抑制。交替途径P/O低。
第一节 呼吸作用的概念和生理意义
一、呼吸作用(Respiration) ※ 植物的呼吸作用是在生活细胞内所 进行的氧化有机物质、并释放出能量的 一个生理过程，包括有氧呼吸和无氧呼 吸两大类型。
1、有氧呼吸 指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CO2并形成水，同时释放能量 的过程。 一般来说，葡萄糖是植物细胞呼吸作用的底 物，因此，呼吸作用可简扩如下： C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O +ΔG ΔG=-2870kj
二、氧化磷酸化 (Oxidative phosphorylation) 在生物氧化中，电子经过线粒体的电子传递链传 递到氧，伴随ATP合酶催化，使ADP和Pi合成ATP的过 程，称为氧化磷酸化作用※ 。 P/O是线粒体氧化磷酸化活力功能的一个重要指标。 是每吸收一个氧原子所酯化无机磷酸分子数的比， 或每消耗一个氧原子由几个ADP变成了ATP。 氧化磷酸化机理（化学渗透假说）
化学渗透假说机制图解
氧化电子传递及氧化磷酸化图解
氧化（电子传递）和磷酸化相偶联。 2,4-二硝基苯酚可阻碍磷酸化而不影响氧 化，称这种物质为解偶联剂。 徒劳呼吸 干旱、寒害、缺钾等都会破坏磷酸化而不 影响氧化，导致徒劳呼吸。 安密妥，鱼藤酮，丙二酸，氰化物，叠氮 化物，CO等抑制电子传递。 细胞死亡
氧化磷酸化机理——化学渗透假说
（1）呼吸传递体不对称地分布在线粒体内膜上。 （2）递氢体有质子泵的作用。可将电子（2e）传给 其后的电子传递体，而将H+泵出内膜。使内膜外侧的 H+ 浓度高于内侧，造成跨膜的质子浓度梯度和外正 内负的膜电势差，二者构成跨膜的电化学梯度，即形 成跨膜的质子动力。 （3）由质子动力推动ATP的合成。使H+ 流沿着ATP 合酶的H+通道进入线粒体基质时，释放的自由能推动 ADP 和Pi 合成ATP。
是有氧呼吸和无氧呼吸的共同途径
提供物质合成的中间产物（如磷酸丙糖、丙酮酸） 多步可逆反应，为糖异生作用提供了基本途径 提供部分ATP（底物水平磷酸化）和NADH 糖酵解即不消耗O2，也不产生CO2 ，其所需的氧 来自组织内的含氧物质，即水和被氧化的糖（分 子内呼吸） 可以用呼吸抑制剂抑制，如碘乙酸
注意：
呼吸电子传递过程和ATP形成部位
四、植物呼吸代谢的多样性
表现在： ⒈ 呼吸途径的多样性：EMP,TCA,PPP ⒉ 呼吸链电子传递系统的多样性
正常情况：主要是NADH和FADH呼吸链提供能量 开花或种子萌发时：抗氰呼吸链提供热量 受创伤时：酚氧化酶催化的呼吸链加强
⒊ 末端氧化酶系统的多样性
不同的末端氧化酶对氧的亲和力不同
二、乙醇发酵和乳酸发酵
在无氧条件下，糖酵解形成的丙酮酸在细 胞质中即进行乙醇发酵或乳酸发酵。 CO2 乙醇脱氢酶 乙醇发酵： 丙酮酸脱羧酶 NADH+H+ 丙酮酸 乙醛 乙醇 乳酸发酵：乳酸脱氢酶 + NADH+H 丙酮酸 乳酸 发酵中消耗了NADH，没有ATP的生成，能 量利用效率低，有机物损耗大。乙醇积累 会破坏细胞结构，乳酸积累会引起酸中毒。
⒊ 酚氧化酶 含铜，存在于质体和微体中，与氧的亲和 力中等。有单酚氧化酶和多酚氧化酶。 在正常情况下，酚氧化酶和底物在细胞质 中是分割开的，当细胞受轻微破坏时或组织衰 老、细胞结构有些解体时，酚氧化酶和底物接 触，发生反应，将酚氧化成棕褐色的醌（伤呼 吸）。 酚氧化酶在植物体内普遍存在并被广泛利用 如：马铃薯，梨，苹果削皮后变为褐色； 红茶，绿茶生产； 烤烟
有氧 → TCA循环→CO2
葡萄糖 ATP ATP 磷酸葡萄糖 → 磷酸果糖 二磷酸果糖 磷酸甘油醛 2 NADH 二磷酸甘油酸 2ATP 2ATP
乙醇
乙醛
底物水平磷酸化： 底物分子磷酸直接 转到ADP形成ATP
乳 酸
CO2
丙酮酸
三羧酸循环
磷酸烯醇 式丙酮酸
磷酸甘油酸
糖酵解的作用：
植物呼吸代谢主要途径相互关系
第三节
电子传递与氧化磷酸化
有机物质在生物体内进行氧化，包括消耗氧， 生成CO2、水和放出能量的过程，称为“生物氧化”。 生物氧化所释放的能量一部分以热能形式散失， 另一部分可被耦联的磷酸化反应所利用，储存在 ATP中，以满足植物生命活动的需要。
一、呼吸链 二、氧化磷酸化 三、末端氧化酶
注意：
循环中没有氧的直接参与，脱下的NADH和 FADH2通过呼吸链电子传递将氢交给分子氧生成 水。因此，高等植物的有氧呼吸应该是糖酵解、 三羧酸循环和呼吸链三段的总和。
四、戊糖磷酸途径 (PPP) pentose phosphate pathway 在高等植物中，还发现可以不经过EMP生成丙 酮酸而进行有氧呼吸的途径，就是PPP途径。即葡 萄糖被胞质溶胶和质粒中的可溶性酶直接氧化，产 生NADPH和一些磷酸糖的酶促过程。
海竽 佛焰苞包围的肉穗花序
天南星科植物的佛焰花序
NADH 外源NADH ATP ATP ATP FMN→FeS→UQ→Cytb→Cytc→Cyta→Cyta3→O2
FeS FAD 交替氧化酶（抗氰呼吸）