【植物生理学】第四章植物的呼吸作用
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。
植物生理学课件第四章 植物的呼吸作用
TCA循环反应式：
值得注意的几个问题：
I. TCA循环中一系列的脱羧反应是呼吸作用释放CO2的来源。 TCA循环过程中释放的CO2 ，不是靠大气中的氧直接把碳 氧化，而是靠被氧化底物中的氧和H2O中的氧来实现的。
不含叶绿素
直径3-6 μm， 每平方毫米 水分占75%，
厚2-3 μm
7个数量级 含各种光合
色素
除细菌和蓝藻未肯定，所有植物细胞都含有线粒体。
细胞线粒体数目直接与代谢强弱相关。
气孔保卫细胞线粒体丰富，衰老或休眠细胞的线粒体较少， 缺氧的细胞可能无线粒体。
（二）丙酮酸的氧化脱羧
丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下形成乙酰CoA和NADH。
本 书 主 要 内 容
绪论
第一篇
• 第一章 水分生理
水分和矿质营养 • 第二章 矿质营养
第二篇 物质代谢和能量
转换
• 第三章 光合作用 • 第四章 呼吸作用 • 第五章 同化物的运输 • 第六章 次级代谢产物
第三篇 生长和发育
• 第七章 细胞信号转导 • 第八章 生长物质 • 第九章 生长生理 • 第十章 生殖生理 • 第十一章 成熟和衰老生理 • 第十二章 抗性生理
2. 无氧呼吸 高等植物无氧呼吸产生酒精：
C6H12O6 → 2C2H5OH+ 2CO2 + 能量 △Gθ’ = -226 kJ/mol
除了酒精之外，高等植物无氧呼吸也可以产生乳酸： C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + 能量 △Gθ’ = -197 kJ/mol
植物生理学第4-1章章呼吸作用
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。 6G6P+12NADP++7H2O 6CO2 +12NADPH + 12H+ +5G6P+Pi 发生在细胞质中 在成熟和老年组织中及逆境时发生较多
葡萄糖 ATP ATP 磷酸葡萄糖 → 磷酸果糖 二磷酸果糖 磷酸甘油醛 乙醇 2 NADH 二磷酸甘油酸 乙醛 2ATP 2ATP 丙酮酸 磷酸烯醇 磷酸甘油酸 式丙酮酸
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。
葡萄糖→→丙酮酸 无氧 →无氧呼吸→酒精或乳酸 有氧 → TCA循环→CO2
呼吸代谢途径※
糖酵解途径(EMP)---在细胞质进行
乙醇发酵和乳酸发酵---在细胞质进行
三羧酸循环 (TCA)---在线粒体进行
磷酸戊糖途径(PPP)---在细胞质进行
乙醛酸循环---在乙醛酸体、线粒体进行
乙醇酸氧化途径---在细胞质进行
第二节 植物的呼吸代谢途径
糖酵解(EMP) Embden,Meyerhof,Parnas
无氧呼吸（发酵） 指细胞在无氧条件下，把淀粉、葡萄糖等有机物质分解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） 苹果、香蕉等贮藏过久有酒味，稻谷酿酒。 胡萝卜和甜菜的块根等贮藏过久有乳酸味。 无氧呼吸是植物适应生态多样性的表现。
《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。
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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4章 呼吸作用
+2
2分子3—磷酸甘油醛氧化时生成的2NADH+H+ +6
(由于往返过程的消耗每分子NADH只能生成2ATP)
丙酮酸转化为乙酰CoA（线粒体内）
形成2NADH+H+
+6
三羧酸循环（线粒体内
2分子琥珀酰CoA形成2分子GTP
+2
2分子异柠檬酸，α—酮戊二酸和苹果酸氧化 +18 作用中生成6NADH+H+
h
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二、三羧酸循环（TCAC）
糖酵解的产物丙酮酸在有氧条件下 进入线粒体逐步氧化分解，形成水和二 氧化碳的过程。总反应方程式如下：
CH3COCOOH +4 NAD++FAD +ADP+Pi+2H2O 3CO2 +ATP +4NADH+4H++FADH2
h
19
克雷布斯 Hans Adolf
Krebs （1900-1981）
李普曼 Fritz Albert
Lipmann （1899-1986）
英 国 生 物 化 学 家 Krebs 发 现 了 三 羧 酸 循 环 ， 获 1953年诺贝尔医学奖。与他共获1953年诺贝尔奖的 美国生物化学家Lipmann发现了辅酶A和它在调节新 陈代谢中的重要作用。
h
20
1、TCAC的生化途径
h
23
1、PPP的生化途径
与光合C3途径的再生阶段类似。
h
24
2、PPP的生物学意义
（1）PPP是对葡萄糖进行直接氧化的过程。 （2）产生的NADPH+H+为生物体合成代谢提供还原力。 （3）中间产物5-磷酸核糖是合成核酸等物质的原料。 （4）与光合C3途径的中间产物相同，为生物体内很多有机物的合成提供原料。
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。
植物生理学习题大全—第章植物的呼吸作用
植物生理学习题大全—第章植物(d e)呼吸作用TPMK standardization office TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18第四章植物(de)呼吸作用一. 名词解释呼吸作用(respiration)：指生活细胞内(de)有机物质,在一系列酶(de)催化下,逐步氧化降解并释放能量(de)过程.有氧呼吸(aerobic respiration)：指生活细胞在氧气(de)参与下,把体内(de)有机物质彻底氧化分解为二氧化碳和水并释放能量(de)过程.无氧呼吸(anaerobic respiration)：在无氧条件下,生活细胞把体内(de)有机物质分解为不彻底(de)氧化产物并释放能量(de)过程,也称发酵(fermentation ).糖酵解(glycolysis, EMP)：在细胞质基质内发生(de),由己糖经过一些列酶促反应分解为丙酮酸(de)过程.戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway, PPP)：在细胞质基质和质体内进行(de)葡萄糖直接氧化产生NADPH、磷酸戊糖和二氧化碳(de)酶促反应过程.底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)：底物分子(de)磷酸直接转到ADP 而形成ATP(de)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(de)循环逐步分解脱氢、并释放二氧化碳(de)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(de)氧气抑制发酵作用(de)现象.生物氧化(biological oxidation)：有机物质在生物体内发生(de)氧化作用,包括消耗氧,生成二氧化碳和水并放出能量(de)过程.呼吸链(respiratory chain)：呼吸代谢中间产物(de)电子和质子,沿着一系列有顺序(de)电子传递体传递到分子氧(de)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(de)情况下仍能进行(de)呼吸.参与抗氰呼吸(de)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(de)最末端,将底物脱下(de)氢或电子传递给分子氧,形成水或过氧化氢(de)氧化酶.氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)：指呼吸链上(de)氧化过程偶联ADP和无机磷酸形成ATP(de)作用.P/O：每吸收一个氧原子所酯化(de)无机磷分子数或形成ATP(de)分子数.细胞色素氧化酶(cytochrome oxidase)：是植物体内最重要(de)末端氧化酶,包括Cyt a ,含有两个铁卟啉和两个铜原子,其作用是将 Cyt c(de)电子传给氧,生成水.和Cyt a3抗氰氧化酶(cyanide resistant respiration)：又称交替氧化酶,该酶活性中心含有铁,其功能是将经泛醌和FP传来(de)电子交给氧,生成水.酒精发酵(alcoholic fermentation)：植物(de)一种无氧呼吸方式,反应(de)产物是酒精和二氧化碳.解偶联(uncoupling)：指呼吸链与氧化磷酸化(de)偶联遭到破坏(de)现象.能荷(energy charge)：是对细胞内腺苷酸ATP-ADP-AMP体系中可利用(de)高能磷酸键(de)一种度量.其数值为(ATP+0.5ADP)/(ATP+ADP+AMP ).反馈调节(feedback regulation)：指整个反应体系中某些中间产物或终产物对其前面某一步反应速率所产生(de)影响.使反应速率加快(de)称为正反馈 , 使反应速率减慢(de)称为负反馈.呼吸速率(respiratory rate)：单位鲜重、干重(de)植物组织在单位时间内所释放二氧化碳(de)量或吸收氧气(de)量.也称呼吸强度.呼吸商(respiratory quotient , RQ)：在一定时间内,植物组织释放二氧化碳(de)摩尔数与吸收氧气(de)摩尔数之比.也称呼吸系数(respiratory coefficient).呼吸跃变(respiration climacteric)：果实成熟过程中,呼吸速率突然上升,然后又很快下降(de)现象.)：温度每升高10℃,呼吸速率所增加(de)倍数.温度系数(temperature coefficient,Q10无氧呼吸消失点(anaerobic respiration extinction point)：使无氧呼吸完全停止时环境中最低(de)氧浓度.称无氧呼吸熄灭点.生长呼吸(growth respiration)：呼吸作用所产生(de)能量和中间产物主要用来合成植物生长所需要(de)物质,这种呼吸称为生长呼吸.维持呼吸(maintenance respiration)：呼吸作用所产生(de)能量除部分用于维持细胞存活外,大部分以热能形式散失,这种呼吸称为维持呼吸.硝酸盐呼吸(nitrate respiration)：在发生硝酸盐还原时,以硝酸盐代替分子氧作为氧化剂,细胞耗氧量减少,这种呼吸称为硝酸盐呼吸.伤呼吸(wound respiration)：植物组织因受到伤害而增强(de)呼吸.盐呼吸(salt respiration)：将植物幼苗从蒸馏水转移到稀盐溶液时,其根系呼吸速率增加,这种呼吸称为盐呼吸.呼吸作用氧饱和点(respiration oxygen saturation point)：一定条件下,当氧浓度升高到某一值时,呼吸速率不再增加,这时环境(de)氧浓度称为呼吸作用氧饱和点.安全含水量(safety water content)：是指能使种子安全贮藏(de)种子(de)含水量,也称为安全水.二. 符号缩写Cyt : 细胞色素CoQ : 辅酶 Q DNP : 2, 4-二硝基苯酚EMP: 糖酵解FAD: 黄素腺嘌呤二核苷酸 FMN : 黄素单核苷酸FP : 黄素蛋白GSSG: 氧化态谷胱甘肽 PAL : 苯丙氨酸解氨酶PPP: 戊糖磷酸途径HMP : 己糖磷酸途径RQ : 呼吸系数 , 呼吸商TCA: 三羧酸循环 UQ : 泛醌三. 简答题1. 呼吸作用(de)生理意义是什么①提供能量：呼吸作用通过氧化磷酸化和底物水平磷酸化形成ATP,供植物生命活动需要.②提供原料：呼吸作用产生(de)许多中间产物是合成碳水化合物、脂肪、蛋白质、核酸和各种生理活性物质(de)原料,从而构成植物体,调节植物(de)生长发育.-(de)代谢还原,氨基酸和脂肪③提供还原力：呼吸作用产生(de)NAD(P)H可用于NO3(de)合成.④防御功能：通过呼吸作用可消除致病微生物产生(de)毒素或消除感染,通过呼吸作用可修复被昆虫或其他动物咬伤(de)伤口以及机械损伤.2. 糖酵解(de)反应阶段.①己糖磷酸化：淀粉或己糖活化,消耗ATP,将果糖转为1,6-二磷酸果糖；②磷酸己糖(de)裂解：磷酸己糖裂解为2分子磷酸丙糖,即3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮；③ATP和丙酮酸(de)生成：3-磷酸甘油醛氧化释放能量,经过3-磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸,形成ATP、NADH和H+,最终生成丙酮酸.3. 糖酵解(de)生理意义.①糖酵解普遍存在于动植物及微生物中,是有氧呼吸和无氧呼吸(de)共同途径.②糖酵解产生(de)中间产物和最终产物丙酮酸,化学性质十分活跃,可以合成产生其他物质.③糖酵解大部分反应是可逆(de),它为糖提供基本途径.④糖酵解释放一些能量,供生物体需要,尤其是厌氧微生物.4. 三羧酸循环(de)化学历程.在有氧条件下,糖酵解产生(de)丙酮酸进入线粒体,通过氧化脱羧生成乙酰CoA,然后再进入三羧酸循环彻底分解.①柠檬酸生成阶段：乙酰CoA和草酸乙酰在柠檬酸合酶催化下,形成柠檬酰CoA,然后加水生成柠檬酸.②氧化脱羧阶段：异柠檬酸(de)生成、异柠檬酸氧化脱羧、α-酮戊二酸氧化脱羧和琥珀酸生成,此阶段释放二氧化碳并合成ATP.③草酰乙酸(de)再生阶段：琥珀酸经过延胡索酸和苹果酸,最后生成草酰乙酸.5. 三羧酸循环(de)要点.①三羧酸循环是植物有氧呼吸(de)重要途径.②三羧酸循环中一系列(de)脱羧反应是呼吸作用中二氧化碳(de)主要来源.一分子丙酮酸经三羧酸循环可产生三分子二氧化碳；当外界二氧化碳浓度增高时,脱羧反应减慢,呼吸作用受到抑制.③三羧酸循环中有五次脱氢,再经过一系列电子传递体(de)传递,释放出能量,最后与氧结合生成水.因此,氢(de)氧化过程实际上是一个放能过程.④三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质和核酸及其他物质(de)共同代谢过程.6. 三羧酸循环(de)生理意义.①三羧酸循环是提供生命活动所需能量(de)主要来源,每个己糖分子通过三羧酸循环产生(de)ATP数远远超过糖酵解(de)ATP数.此外,脂肪,氨基酸等呼吸底物彻底氧化所产生(de)能量也是通过三羧酸循环.②三羧酸循环是物质代谢(de)枢纽,三羧酸循环即是糖、脂肪和氨基酸等彻底氧化分解(de)共同途径,其中间产物又是合成糖、脂肪和氨基酸等(de)原料.7. 磷酸戊糖途径(de)化学历程.①氧化阶段：6-磷酸葡糖糖氧化脱羧生成5-磷酸核酮糖和2个NADPH并释放二氧化碳.②非氧化阶段：以5-磷酸核酮糖为起点,经过异构化、基团转移、缩合等反应,非氧化地重组为糖酵解中间产物6-磷酸果糖和3-磷酸甘油酸.8. 戊糖磷酸途径(de)生理意义是什么①生物合成(de)原料来源 : PPP(de)C3、C4、C5、 C6、C7 等中间产物是合成多种物质(de)原料.②为许多物质(de)合成提供还原力：PPP产生(de)NADPH为许多物质(如脂肪等)(de)合成提供还原力.③提高植物抗病能力：以PPP形成(de)赤藓糖-4-磷酸与EMP途径形成(de)PEP为原料,经莽草酸途径可形成具有抗病作用(de)绿原酸、咖啡酸等物质.④参与植物对逆境(de)适应：在干旱条件下,PPP在己糖分解过程中所占比例增加.9. 呼吸作用中己糖彻底分解(de)代谢途径有哪几条各在细胞(de)什么部位进行呼吸作用中己糖彻底分解(de)代谢途径有两条：糖酵解-三羧酸循环和戊糖磷酸途径.前者需在细胞质基质和线粒体中完成,后者在质体中完成.10. 三羧酸循环、糖酵解和戊糖磷酸途径(de)调节酶各是什么受到怎样(de)调节①三羧酸循环中NADH和ATP对异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等活性均有抑制作用；NAD、ADP对上述酶有激活作用；草酰乙酸对苹果酸脱氢酶有抑制作用；产物（如乙酰CoA等）(de)浓度过高也会抑制各自有关酶(de)活性.②糖酵解(de)调节酶是磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶,它们受到ATP与柠檬酸(de)负调控,受Pi(de)正调控,这也是巴斯德效应(de)原因所在.③戊糖磷酸途径由6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化(de)起始反应,主要受NADPH调控,NADPH/NADP+比率过高时,会对该途径起反馈抑制.11. 氧为何抑制糖酵解和发酵作用当植物组织从缺氧条件下移到空气中时,三羧酸循环和氧化磷酸化得以顺利进行,产生较多(de)ATP和柠檬酸,降低了ADP和Pi(de)水平.ATP和柠檬酸抑制磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶(de)活性,使糖酵解作用减慢；同时在有氧条件下,糖酵解中形成(de)NADH大量进入线粒体内被氧化,从而阻止了丙酮酸(de)还原,使发酵作用受到抑制.12. 高等植物中呼吸链电子传递(de)途径.①细胞色素系统途径；②抗氰呼吸途径（交替呼吸途径）；③外NAD(P)H支路；④内NAD(P)H支路.13. 氧化磷酸化(de)机理与抑制.机理：化学渗透假说.线粒体基质(de)NADH传递电子给O(de)同时,也把基质(de)H+释2放到膜间隙.由于内膜不让泵出(de)H+自由地返回基质,因此膜外侧H+浓度高于膜内侧而形成跨膜梯度,同时也产生跨膜电位梯度,这两种梯度便建立起跨膜质子(de)电化学势梯度,于是使膜间隙(de)H+通过并激活复合体V,驱动ADP和Pi结合形成ATP.抑制：解偶联剂2,4-二硝基苯酚(DNP)等药剂可阻碍磷酸化而不影响氧化,使偶联反应遭到破坏；鱼藤酮、氰化物、丙二酸等物质能够阻断呼吸链(de)电子传递而破坏氧化磷酸化.14. 末端氧化酶(de)种类.线粒体内末端氧化酶（细胞色素c氧化酶、交替氧化酶）、线粒体外末端氧化酶（酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶）.15. 长时间无氧呼吸,植物为什么会死亡①无氧呼吸产生并积累酒精,使细胞中(de)蛋白质变性.②氧化1mol葡萄糖产生(de)能量( ATP)少,要维持正常(de)生理活动需要消耗更多(de)有机物,使体内养分耗损过多.③没有丙酮酸(de)有氧分解过程,细胞中缺少合成其他物质(de)原料.16. 植物组织受伤时,呼吸速率为何会加快①细胞中(de)酚氧化酶等与其底物在细胞中是被隔开(de),损伤使原来(de)间隔被破坏,酚类化合物被迅速氧化.②损伤使某些细胞恢复分裂能力,通过形成愈伤组织来修复伤口,这些分裂生长旺盛(de)细胞,需要合成大量(de)结构物质,这些均需通过增强呼吸作用为其合成提供原料和能量,所以组织(de)呼吸速率会提高.17. 试对暗呼吸和光呼吸进行比较.①细胞定位：暗呼吸在一切活细胞(de)细胞质和线粒体中进行,光呼吸在叶肉细胞(de)叶绿体、过氧化体和线粒体中进行.②底物：暗呼吸为己糖,光呼吸为乙醇酸.③能量：暗呼吸伴有底物水平磷酸化和氧化磷酸化而产生ATP,光呼吸则无ATP形成,反而消耗ATP.④中间产物：暗呼吸尤其PPP中间产物丰富,光呼吸中间产物种类很少.⑤代谢途径：暗呼吸有多条途径(如EM P、TCA、PPP),而光呼吸只有乙醇酸循环一条途径.⑥光：暗呼吸在有光、无光(de)条件下均可进行,而光呼吸只能在光下进行.⑦生理意义：暗呼吸是植物生命活动过程中物质代谢与能量代谢(de)中心,而光呼吸是植物对高光强和低二氧化碳浓度条件(de)一种适应,耗散掉细胞中过多(de)ATP,以防止光氧化对光合器官(de)破坏.18. 如何证明植物组织中是否有PPP发生及其在己糖分解过程中所占比例大小可采用同位素14C示踪法.把待测植物组织分成相同(de)两份,分别供给C1标记(de)葡萄糖与C6标记(de)葡萄糖,然后测定两份材料14CO(de)释放量.若C1/C6比值等于1,表明2葡萄糖在待测材料中完全经EM P-TCA途径分解；若C1/C6比值大于1,则表明部分葡萄糖是经PPP分解,其比值越大,表明PPP在己糖分解代谢中所占比例越大.19. 呼吸作用与光合作用(de)辩证关系表现在哪些方面总(de)来说,呼吸作用与光合作用是植物体内相互对立又相互联系(de)两大基本代谢过程.二者(de)对立表现在：光合作用是将无机物(水和二氧化碳)合成为有机物,蓄积能量；呼吸作用是将有机物分解为无机物(水和二氧化碳),释放能量.二者(de)联系表现在：①互为原料：呼吸作用(de)终产物二氧化碳和水是光合作用(de)原料,而光合作用(de)产物葡萄糖和氧气又是呼吸作用(de)原料：②能量代谢方面,在呼吸与光合过程中,均有ATP与NAD(P)H(de)形成；③代谢中间产物方面,虽然呼吸作用与光合作用细胞定位不同,但PPP与C3途径(de)中间产物基本一致,如果在叶片中,某些中间产物很可能被交替使用.20. 呼吸作用中,糖分解代谢(de)调节方式有哪些糖分解代谢(de)调节方式有两种：一种遵循质量作用定律,即在可逆反应中底物与产物之间按质量作用关系调节反应平衡,如磷酸果糖激酶,在无果糖-6-磷酸和ATP时,反应就很难进行.另一种代谢调节方式为变构调节,即代谢途径中(de)很多酶为变构酶,其活性受一些中间代谢产物(de)调节.21. 试说出几个植物体内需要由呼吸作用直接提供能量(de)生理过程和不需要由呼吸作用直接提供能量(de)生理过程.需要呼吸作用直接提供能量(de)生理过程：根系主动吸收水分、离子,细胞结构物质及一些生理活性物质(de)合成,蔗糖(de)运输等.不需要呼吸作用直接提供能量(de)生理过程：吸胀吸水,离子(de)被动吸收,蒸腾作用,光合作用中光能(de)吸收、传递及光合磷酸化等过程.22. 试述水分、矿质营养吸收、有机物质合成与呼吸作用(de)关系.①水分吸收与呼吸(de)关系：首先,细胞代谢性吸水是一种需能过程,呼吸作用旺盛,能量供应充分,利于细胞吸水；其次,根压是根系吸水和水分运输(de)动力,根压(de)产生和维持依赖于根系(de)呼吸作用.②矿质营养与呼吸作用(de)关系：首先,矿质(de)吸收以主动吸收为主,如离子载体(de)活化、离子泵(de)运转、离子通道(de)开启均需呼吸作用提供能量；其次,硝酸盐、硫酸盐(de)还原均需呼吸作用提供NAD(P)H和ATP.③有机物质合成与呼吸作用(de)关系：呼吸作用为蛋白质、脂肪等有机物质(de)合成提供了所需(de)原料以及NAD(P)H和ATP.23. 如何理解汤佩松先生提出(de)植物呼吸代谢多条途径(de)观点①己糖分解(de)多条途径包括EMP-TCA、PPP、乙醇酸氧化途径、乙醛酸循环途径.②电子传递(de)多条途径,如以细胞色素氧化酶为末端氧化酶(de)电子传递途径和以交替氧化酶为末端氧化酶(de)电子传递途径.③末端氧化酶(de)多样性,除线粒体内(de)细胞色素氧化酶和交替氧化酶外,线粒体外还有黄素氧化酶、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶.它们相互依赖,功能各异,分工合作,以保证植物延续生存.呼吸代谢(de)多样性,是植物在长期进化过程中对不断变化环境(de)适应性表现.24. 植物抗氰呼吸(de)分布及其生理意义.①放热效应,利于授粉.②促进果实成熟：果实成熟过程中呼吸跃变(de)产生,主要表现为抗氰呼吸(de)增强,而且,果实成熟中乙烯(de)产生与抗氰呼吸呈平行关系,三者紧密相连.③能量溢流：大多数组织在正常细胞色素途径未饱满之前,不会有抗氰呼吸途径；抗氰呼吸途径随供给糖类增多而增加.因此,抗氰呼吸途径发热消耗过多碳(de)积累,以免干扰源-库关系,抑制物质运输.④代谢(de)协同调控：在细胞色素电子传递途径(de)电子呈饱和状态时,抗氰呼吸就比较活跃,即可以分流电子；而当细胞色素途径受阻时,抗氰呼吸会产生或加强,以保证生命活动继续维持下去.⑤增强抗逆性：抗氰呼吸途径会减少胁迫对植物(de)不利影响.25. 制作绿茶时,为什么要把摘下(de)茶叶立即焙火杀青茶叶中(de)氧化酶主要是多酚氧化酶,加工过程中,多酚氧化酶可将酚类物质氧化成棕红色(de)醌类物质,使茶叶失去绿色.把采下(de)茶叶立即杀青就可以破坏多酚氧化酶(de)活性,保持茶叶(de)绿色.26. 粮食贮藏过程中为什么要降低呼吸速率呼吸速率高会大量消耗有机物；呼吸作用放出(de)水分会使粮堆湿度增大,粮食“出汗”,呼吸作用被进一步增强；呼吸作用放出(de)热量使粮堆温度增高,使呼吸作用增强；高温、高湿(de)环境加速了微生物(de)繁殖,最后导致粮食变质.27. 呼吸跃变与果实成熟(de)关系如何可采取怎样(de)措施延长果实(de)贮藏时间呼吸跃变是果实成熟(de)一个特征,大多数果实成熟是与呼吸跃变相伴随(de),呼吸跃变结束即意味着果实已达成熟.在果实贮藏期间,可以通过降低温度推迟呼吸跃变发生(de)时间.另外,适当减少环境中氧气浓度,增加二氧化碳浓度,降低呼吸跃变发生(de)强度,也可达到延熟、保鲜、防止腐烂(de)目(de).28. 果实成熟时产生呼吸跃变(de)原因是什么①随着果实发育成熟,细胞内线粒体增多,呼吸作用增强.②产生了天然(de)氧化磷酸化解偶联,刺激了呼吸作用(de)增强.③乙烯释放量增加,可提高果皮(de)透气性,呼吸作用增强.④乙烯可能诱导了抗氰呼吸以及其他代谢途径中关键酶基因(de)表达,尤其是水解酶类及合成酶类.29. 测定呼吸速率(de)方法.①小篮子法：在密封(de)广口瓶内盛一定量和一定浓度(de)Ba(OH)2溶液,在瓶塞下悬挂装有待测材料(de)小篮子,材料释放出(de)二氧化碳被碱溶液吸收后,再经过标准溶液标定剩余碱溶液(de)浓度就可计算呼吸作用释放(de)二氧化碳(de)量,进而计算出呼吸速率.②氧电极法.③微量呼吸检压法.30. 呼吸作用(de)影响因素.内部因素：不同植物具有不同(de)呼吸速率；同一植物(de)不同器官或同一器官(de)不同组织,呼吸速率差异较大；同一器官或组织在不同(de)生长过程中,呼吸速率也有着极大(de)变化.外界条件：①温度：温度影响酶(de)活性进而影响呼吸速率；②氧：氧是植物正常呼吸(de)重要因子,氧直接影响呼吸速率和呼吸性质；③二氧化碳：二氧化碳是呼吸作用(de)最终产物,当其浓度增加时,呼吸速率减慢；④机械损伤：机械损伤会显着加快组织(de)呼吸速率.31. 简述呼吸作用与农业生产(de)关系.①在作物栽培上,许多措施都是为保证正常呼吸(de)进行,为作物(de)生长提供充足(de)能量供应,如水稻田里要适时晒田.②其次是粮食贮藏时,要干燥通风、降温,以降低呼吸速率,保证其品质.③在果蔬贮藏方面,注意轻度干燥、降温、降低氧浓度以降低呼吸,也可采用“自体保藏法”抑制呼吸作用,达到延长贮藏时间(de)目(de).④呼吸作用与作物(de)抗病性有密切(de)关系.32.糖酵解、三羧酸循环、戊糖磷酸途径和氧化磷酸化过程发生在细胞(de)哪些部位这些过程相互之间有什么联系①分别发生在细胞(de)胞质溶胶、线粒体、胞质溶胶和质体、线粒体；②糖酵解(de)产物丙酮酸是三羧酸循环(de)原料,糖酵解(de)中间产物葡萄糖-6-磷酸是戊糖磷酸途径(de)原料,三羧酸循环是氧化磷酸化所需能量(de)主要来源.③糖酵解进行到丙酮酸后,在有氧条件下,进入三羧酸循环,进行有氧呼吸.④糖酵解和戊糖磷酸途径(de)产物是三羧酸循环(de)基础,同时糖酵解和戊糖磷酸途径之间形成互补关系.33. 线粒体内膜(de)复合体Ⅰ,复合体Ⅱ,复合体Ⅲ和复合体Ⅳ各有什么结构及功能特点①复合体Ⅰ也称NADH脱氢酶(NADH),由紧密(de)辅因子FMN和几个Fe-S中心组成,其作用是将质子泵到膜间间隙,同时也将点子转移给泛醌(UQ).②复合体Ⅱ又叫琥珀酸脱氢酶,由FAD和三个Fe-S中心组成.它(de)功能是催化琥珀酸氧化为延胡索酸,并把H转移到UQ生成UQH2.此复合体不泵出质子.③复合体Ⅲ又称细胞色素c还原酶,由Cyt c是一个移动载体,其功能是在复合体Ⅲ和Ⅳ之间传递电子,并泵出质子到膜间间隙.④复合体Ⅳ又称细胞色素c氧化酶,含铜,Cyt a和Cyt a3.复合体Ⅳ是末端氧化酶,把Cyt c(de)电子传给O2,激发O2并与质子中(de)Ｈ+结合形成H2O.34. 试比较1mol蔗糖在有氧和无氧条件下生成(de)ATP数目有什么不同有氧条件：60分子ATP（真核生物）、64分子ATP（原核好氧性生物）；无氧条件：4分子ATP；35. 植物细胞(de)呼吸作用是一个耗氧(de)过程,而氧是怎样被利用(de)糖酵解和三羧酸循环所产生(de)NADH+H+不能直接与游离(de)氧分子结合,需要经过电子传递链传递后,才能与氧结合.底物氧化脱氢产生还原型辅酶(NADH、UQH2、FADH2）,还原型辅酶中(de)电子(e)要经过一系列(de)电子传递体传递给分子氧(O2),同时释放能量合成ATP.呼吸电子传递体是按一定(de)顺序排列成行起来(de).在线粒体内膜上,呼吸电子传递体按一定顺序相互衔接,所构成(de)电子传递体系,称为呼吸电子传递链.底物氧化脱下(de)电子不管是否经过呼吸链最终都要传递给分子氧(O2),将底物脱下(de)电子传递给分子氧,并使其还原水.36. 为什么呼吸作用既是一个放能(de)过程又是一个贮能(de)过程呼吸作用指生物体内(de)有机物质,通过氧化还原而产生CO2同时释放能量(de)过程.但是在呼吸作用(de)糖酵解过程中会消耗ATP.因为呼吸作用释放能量(de)速度较慢,而且逐步释放,适合于细胞利用.释放出来(de)能量,一部分转变为热能而散失掉,一部分以ATP(de)形式贮存着.37. 光合磷酸化和氧化磷酸化有什么异同。
植物生理学：004 第四章 植物的呼吸作用
三、外界条件对呼吸速率的影响
• 在某种情况下，当温度增高10℃时，呼吸 作用增加到2－2.5倍，即增加一倍或稍多 些。这类由于温度升高 10℃而引起的反应 速度的增加，通常称为温度系数 （temperaure coefficient，Q10）。
三、外界条件对呼吸速率的影响
• （二）氧 • 氧不足，直接影响呼吸速率和呼吸性质。在氧浓度下降时，
（三）酚氧化酶
• 酚氧化酶在植物体内普遍存在。马铃薯块茎、苹 果果实以及茶叶、烟叶的氧化酶主要是多酚氧化 酶。马铃薯块茎、苹果、梨削皮或受伤后出现褐 色，鸭梨黑心病以及荔枝摘下时间过久，果皮变 为暗褐色，就是酚氧化酶作用的结果。茶叶的多 酚氧化酶的活力很高，制茶时根据它的特征可加 以利用。
（三）酚氧化酶
第六节 影响呼吸作用的因素
一、呼吸速率和呼吸商 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、呼吸速率和呼吸商
• 呼吸作用的指标有两个，即呼吸速率和呼 吸商 ：
1．呼吸速率 呼吸速率（respiratory rate） 是最常用的生理指标。植物的呼吸速率可以用植 物的单位鲜重、干重或原生质（以含氮量）表示， 或者在一定时间内所放出的二氧化碳的体积（Q CO2），或所吸收的氧气的体积（QO2）来表示。
• 细胞色素氧化酶在植物的组织中普遍存在，水稻、 玉米、豌豆等植物的根、叶、芽、胚中都有，其 中以根和幼苗中更为重要，氧的消耗近五分之四 是由这种酶承担的。
（二）交替氧化酶
• 天南星科海芋属（Arum）植物开花时，花序呼 吸速率迅速升高，竟达10000－15000 uL CO2 ／（g鲜重·h），比一般植物呼吸速率快100倍以 上，组织温度随之亦提高到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，这 些组织含有另外一种氧化酶叫做交替氧化酶 （alternate oxidase）。
植物生理学课件：第四章 植物的呼吸作用
3、增强抗病力:抗黑斑病的甘薯块根组织的 抗氢呼吸速率明显高于感病品种。
酚氧化酶（phenol xoidase）
在植物体内普遍存在，定位于质体和微体中，含铜； 催化酚氧化成醌。
1、单元酚氧化酶(monophenol xoidase) 如 络氨酸酶（tyrosinsae）；
呼吸跃变与温度关系很大，如苹果在 22.5oC贮藏时，呼吸跃变出现早而显著， 在10oC下就不显著且出现稍迟，而在 2.5oC下几乎看不出来。
呼吸跃变产生的原因 果实内产生乙烯导致细胞透氧量增加。
乙烯处理可促进呼吸跃变，催熟果实
推迟呼吸跃变措施
降温 香蕉贮藏的最适温度是11~14oC，苹果4oC 降低氧浓度 曾加环境的CO2和N2的浓度
二、果实的呼吸作用与贮藏
呼吸跃变(respirtory climacteric):果实 成熟中出现呼吸速率突然增高的高峰。
(1)呼吸跃变型：如苹果、梨、香蕉、番茄 等。
(2)非呼吸跃变型：如柑橘、柠檬、橙、菠 萝等。
。
呼吸跃变型果实其内含物一般较为复杂， 成熟过程中发生内含物的强烈水解而导致 呼吸增强
第四节 呼吸作用与农业生产
一、种子的呼吸与贮藏 1、种子形成与呼吸 种子形成过程中，其贮藏物质累积的最快
时，呼吸速率也最大。 在种子成熟过程中，呼吸途径也发生变化。 水稻开花初期的籽粒呼吸以EMP-TCA为
主，随着籽粒成熟，PPP加强。
2、种子的安全贮藏与呼吸作用
种子安全贮藏时所允许的最大含水量 称之为安全含水量。
苹果酸 甘油醛磷酸
合成
糖类、脂类、氨基酸、 蛋白质、酶、核酸、 激素 、维生素
植物生理学第04章植物的呼吸作用
植物生理学第04章植物的呼吸作用第一篇：植物生理学第04章植物的呼吸作用第四章植物的呼吸作用本章内容提要：呼吸作用将植物体内的物质不断分解，提供了植物体内各种生命活动所需的能量和合成重要有机物质的原料，还可增强植物的抗病力。
呼吸作用是植物体内代谢的中心。
呼吸作用按照其需氧状况，可分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。
在正常情况下，有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式，但至今仍保留着无氧呼吸的能力。
呼吸代谢通过多条途径控制其他生理过程的运转，同时又受基因和激素、环境等通过影响酶活性所控制。
呼吸代谢的多样性是植物长期进化中形成的一种对多变环境的适应性表现。
植物呼吸代谢集物质代谢与能量代谢为一体，是植物生长发育得以顺利进行的物质、能量和信息的源泉，是代谢的中心枢纽，没有呼吸就没有生命。
因此，了解呼吸作用的规律，对于调控植物的生长发育，指导农业生产有着重要的理论意义和实践意义。
第一节呼吸作用的概念及其生理意义一、呼吸作用的概念呼吸作用（respiration）是生物界非常普通的现象，是一切生物细胞的共同特征。
呼吸作用是指生活细胞内的有机物，在一系列酶的参与下，逐步氧化分解成简单物质，并释放能量的过程。
然而，呼吸作用并不一定伴随着氧的吸收和CO2的释放。
依据呼吸过程中是否有氧参与，可将呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。
有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。
有氧呼吸(aerobicrespiration）:是指生活细胞利用分子氧（O2），将某些有机物质彻底氧化分解释放CO2，同时将O2还原为H2O，并释放能量的过程。
这些有机物称为呼吸底物（respiratorysubstrate），碳水化合物、有机酸、蛋白质、脂肪等均可以作为呼吸底物。
在正常情况下，有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式，然而，在某些条件下，植物也被迫进行无氧呼吸。
以葡萄糖为底物的总反应式为：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量⊿G'=-2870kJ/mol无氧呼吸（anaerobicrespiration）: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（酒精、乳酸等），同时释放出部分能量的过程。
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-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。
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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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1.2 植物呼吸代谢的主要 途1径呼吸途径
还原剂
氧化剂
2 呼吸作用的生理意义
（1）呼吸作用为生命活动提供直接能源ATP；
（2）呼吸作用为生物合成提供还原力；
（3）呼吸作用为其它生物合成提供原料；
（4）在植物抗病免疫方面有重要作用。
5
光合作用 呼吸作用
碳水化合物
光 CO2 + H2O
矿质 水分 物质合成
中间产物
ATP NAD（P）H
放热
原生质
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NADPH2 NADP+
呼吸作用与光合作用之间的关系 返回总目录 12
1.3 影响呼吸作用的 因素内部因素：代谢类型、结构差异
外部因素：水分、O2与CO2浓度、温 度、底物供应等
1 内部因素对呼吸作用的影响
生长快的植物呼吸也快。
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2 外部因素对呼吸作用的影响
（1）温度
呼吸的最低、最适和最高温度称温度三基点。 最高与最低温度都是呼吸的极限温度。 能够持续地维持较快的呼吸速率的温度称呼吸最 适温度。 呼吸作用的温度系数Q10： 是指温度每升高10℃时呼吸速率相当于原温度 的倍数。
细胞结构 细胞壁
细胞成分
细胞器
淀粉 核酸 蛋白质 脂肪 激素等
生理活动
细胞分裂 原生质运动
离子吸收 硝酸还原等
提高体温
呼吸作用的主要功能示意图
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3 呼吸作用的指标
（1）呼吸速率 (又呼吸强度)
指单位植物材料（鲜重、干重、原生质），在单 位时间内，呼吸释放的CO2或吸收O2的量。
常用 单位
O2微升（μL）·克鲜重（干重）－１·小 C时O－2微１升（μL）·克鲜重（干重）－１·小
呼吸效率％＝（合成生物大分子的克数/1克葡 萄糖氧化）×100％ 生长旺盛和生理活性高的部位，呼吸效率高； 生长活动已经停止的成熟组织或者器官，呼吸 效率低。
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根据呼吸效率高低，将呼吸分成两种类型： 维持呼吸和生长呼吸
维持呼吸（maintenance respiratoin）是指为了维 持细胞活性所进行的呼 吸作用。呼吸效率低。
生长后期维持呼吸占的 比例增大。
生长呼吸（growth respiration）是指用于 生物大分子的合成、离 子的吸收、细胞的分裂 生长等进行的呼吸。呼 吸效率高。
有： 时O2－微１升（μL）·mg N－１·小
时－１
（2）呼吸商（R·Q）
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。
R·Q＝
QCO2/QO2
7
影响呼吸商大小的因素
（1）呼吸底物的性质 （2）氧气的供应情况。
A）当呼吸底物是碳水化合物，又被完全氧化 时，R·Q＝1。
第四章 植物的呼吸作用
1
主要讲述以下内容:
1.1 呼吸作用概述 1.2 植物呼吸代谢的主要 途1.3径影响呼吸作用的 因1.4素呼吸作用与农业生 产
2
1.1 呼吸作用概 述1 呼吸作用的概念及特点
（1）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
有 氧 呼
是吸
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。
否
需
要 氧
无 氧 呼
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
气吸
酵和乳酸发酵。
3
与有氧呼吸相比，无氧呼吸的特点：
A）不吸收O2； B）底物分解不彻底； C）释放能量少。
4
（2）呼吸作用的特点
一个氧化还原过程。
C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能 量
主要途 径有三 条:
糖酵解（EMP）－酒精或乳酸发酵； 糖酵解－三羧酸循环（TCA）； 磷酸戊糖途径（PPP）。
各途径之间的关系见下图
9
淀粉
蔗糖 己糖磷酸
戊糖磷酸
糖
酵
丙糖磷酸
解
乙醇
酒精发酵
丙酮酸 缺氧 乳酸 乳酸发酵
磷酸戊糖途径
甘油 脂肪 脂肪酸
乙酰辅酶A
丙二酰辅酶A
草酰乙酸 柠檬酸 三羧酸循环 琥珀酸
氧饱和点：
在O2浓度较低的情况下，呼吸速率随着O2浓度 的增大而提高，但当O2浓度增至一定值时，对呼 吸作用就没有促进作用了，这一O2浓度称为氧饱 和点（oxygen saturation point）。
过高的O2浓度对植物反而有毒。与形成氧自 由基有关。
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氧饱和点
无氧呼吸的熄灭点
O2浓度对小麦、水稻幼苗呼吸作用的影响
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（2）氧气和二氧化碳
O2供应不足, 长时间无氧呼吸致使植物死亡。 其原因有三： A）无氧呼吸产生酒精，引起原生质蛋白质变性； B）无氧呼吸产生能量少，物质消耗多； C）没有丙酮酸氧化过程，许多中间产物不能 合成。
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无氧呼吸的熄灭点：
在缺氧条件下，提高氧浓度，无氧呼吸随之减弱， 直至消失。一般把无氧呼吸停止进行的最低氧浓度（ 10%左右）称为无氧呼吸的熄灭点（anaerobic respiration extinction point）。
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（3）机械损伤
机械损伤会加快呼吸速率：
A）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； B）机械损伤使某些细胞转变为分生组织 状态，形成愈伤组织去修补伤，这些生长 旺盛的细胞呼吸提高。
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1.4 呼吸作用与农业生 产1 呼吸效率的概念与意义
所谓呼吸效率（respiratory ratio）是指每消耗 1克葡萄糖所合成生物大分子物质的克数。
乙酸 乙醇酸 草酸 甲酸 乙醇酸氧化途径 琥珀酸
草酸乙酸 柠檬酸 乙醛酸途径
乙醛
异柠檬酸
植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图
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2 光合作用与呼吸作用的关系
相互依存关系，主要有以下几个方面：
A）互为原料和产物。光合释放的O2可供呼吸作用 利用；呼吸释放的CO2为光合作用的原料。
B）能量代谢。光合与呼吸过程中都有ATP和 NADPH产生，所需ADP和NADP+在光合与呼吸 中共用。 C）光合卡尔文循环与呼吸的PPP途径基本上是逆过 程，许多中间产物，如三碳糖（磷酸甘油醛）、四 碳糖（磷酸赤藓糖）、五碳糖（磷酸核糖、核酮糖 、木酮糖）、六碳糖（磷酸葡萄糖和果糖）、七碳 糖（磷酸景天庚糖）等可以交替使用。