呼吸作用的概念及意义和影响因素
第5章.呼吸作用
PPP
a.细胞色素氧化酶
动植物以及微生物中普遍存在的末端氧化酶系统，植物体内 最主要的末端氧化酶，与O2的亲和力极高，承担细胞内约80% 的耗氧量。其作用是将Cyta3电子传给O2，生成H2O。 主要接受Ctya3的电子，传递给氧。金属辅基为Cu。
抑制剂：KCN（氰化钾），NaN3(叠氮化钠)，CO
RQ主要指示呼吸底物的性质
糖 ，RQ=1；
富含氧物质（有机酸），RQ>1； 富含氢物质（蛋白质、脂肪酸）， RQ<1
糖类为呼吸底物时RQ=1，
C6H12O6 +6O2 →6CO2 +6H2O
RQ =1.0
脂肪酸为呼吸底物时RQ<1，
C6H12O2+8O2=6CO2 +6H2O，
RQ=6/8=0.75
化物系统这三个方面存在着多样性，这些构成了呼吸代谢的多
样性。
我国植物生理学家汤佩松等提出的论点 “ 呼吸代谢（对生理功能）的控制和被控制（酶活性）” 基因→→ 酶→→代谢→→ 功能
基因有序表达
形态建成
一、呼吸代谢的多样性
1、呼吸途径的多样性（图）
糖酵解（EMP），三羧酸循环（TCA），磷酸戊糖途径（PPP）； 乙醛酸循环（脂肪氧化），二羧酸循环 ，乙醇酸循环（光呼吸）。 年轻的，生长旺盛的组织，TCA占主要地位；
有机酸为呼吸底物时RQ>1, 2C6H8O7+9O2→12CO2 +8H2O，RQ=12/9=1.33
此外RQ还与环境供O2，脂糖转化等有关。
无O2呼吸，RQ>1； 脂转为糖时，RQ<1； 糖转为脂时，RQ>1。
三、呼吸作用的意义
第5章 植物的呼吸作用
20℃下，洋葱根尖呼吸的氧饱和点为20%。
过高的氧浓度对植物有毒，这可能与 活性氧代谢形成自由基有关。
图5-21 苹果在不同氧分 压下的气体交换 实点为耗氧量 空点为 CO2释放量 虚线为无 氧条件下CO2的释放，消 失点表示无氧呼吸停止
（三）二氧化碳
二氧化碳是呼吸作用的最终产物，当外界环境中二 氧化碳浓度增高时，脱羧反应减慢，呼吸作用受到 抑制。 大气中C02 的含量约为0．033％，这样的浓度不会 抑制植物组织的呼吸作用。
2、以脂肪或其它高度还原的化合物为呼吸底物，氧化过程中 脱下的氢相对较多(H/O比大) ，形成H2O时消耗的O2多，呼吸 商小于1，如以棕榈酸作为呼吸底物，： C16H32O2 + 23O2 →16CO2+16H2O RQ=16/23 = 0.7(5-23)
3、以有机酸等含氧较多的有机物作为呼吸底物,呼吸商则大 于1，如柠檬酸的呼吸商为1.33。 C6H8O7＋4.5O2 → 6CO2＋4H2O RQ=6/4.5=1.33 (5-24)
可根据呼吸商的大小大致推测呼吸作用的底物及其性质 的改变，但需注意： 1、呼吸底物只有在完全氧化时，这种推测才有意义。 在无氧条件下发生酒精发酵,只有CO2释放，无O2的吸 收，则RQ＝∞。 2，排除体内其他反应的干扰 如有羧化作用发生，则RQ减小。
二、内部因素对呼吸速率的影响
不同的植物种类、代谢类型、生育特性、生理状况，呼吸 速率各有所不同。 一般而言，凡是生长快的植物呼吸速率就高，生长慢的植 物呼吸速率就低。例如细菌和真菌繁殖较快，其呼吸速率 高于高等植物。在高等植物中小麦、蚕豆又比仙人掌高得 多，通常喜温植物(玉米、柑橘等)高于耐寒植物(小麦、苹 果等)，草本植物高于木本植物(表5-4)。
生物的呼吸作用
第八节生物的呼吸作用【知识概要】一、呼吸作用的概念、类型和生理意义生物的呼吸包括外呼吸和内呼吸两个步骤。
外呼吸是指机体与外界环境之间的气体交换。
动物通过呼吸器官、植物通过叶的气孔与外界进行气体交换。
内呼吸是指细胞的呼吸，即呼吸作用。
生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳和水或其他产物，并且释放出能量的过程叫做呼吸作用。
生物的呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型，有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。
有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用的主要形式。
呼吸作用的生理意义主要表现在：呼吸作用为生物体的生命活动提供能量，还为体内其他化合物的合成提供原料。
二、呼吸作用的过程1．有氧呼吸的过程有氧呼吸最常利用的物质是葡萄糖。
有氧呼吸的反应式：−酶6CO2＋6H2O＋能量有氧呼吸的全过程分为三个阶段：（1）糖C6H12O6＋6O2−→酵解，葡萄糖在无氧条件下分解为丙酮酸的过程。
该阶段在细胞质基质中进行，可概括如下：−酶2CH3COCOOH＋2NADH2＋2ATP（2）三羧酸循C6H12O6＋2NAD＋2ADP＋2Pi−→环，在有氧条件丙酮酸彻底分解的过程。
该阶段在线粒体中进行。
三羧酸循环是糖、脂肪、蛋白质和核酸及其他物质的共同代谢过程。
总式可概括为：→（3）呼吸链和氧化磷酸化（生物氧化），前两阶段脱下的氢经呼吸链的一系列电子传递体和氢传递体而逐步氧化，最后氢被氧接受，形成水。
同时，呼吸链上氧化作用释放的能量和ADP的磷酸化作用偶联起来，形成大量ATP。
该阶段也在线粒体中进行，和概括为：2．无氧呼吸的过程细胞无氧呼吸的场所是细胞质基质。
无氧呼吸全过程分为两个阶段：（1）与有氧呼吸的第一阶段相同。
（2）在缺氧条件下，丙酮酸在不同酶的催化作用下，或脱羧形成乙醛，再被还原成乙醇；或直接被还原生成乳酸。
总反应式为：C6H12O6＋2ADP＋2Pi→2C2H5OH＋2CO2＋2ATPC6H12O6＋2ADP＋2Pi→2C3H6O3＋2A TP 高等植物无氧呼吸的主要形式是产生酒精，酵母菌和其他一些微生物能进行酒精发酵。
呼吸作用知识点总结
呼吸作用知识点总结呼吸作用是生物体内非常重要的一个生理过程，它对于维持生命活动起着至关重要的作用。
接下来，咱们就详细地来了解一下呼吸作用的相关知识。
一、呼吸作用的概念呼吸作用是指生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的过程。
简单来说，呼吸作用就是生物体把储存的能量通过一系列化学反应释放出来，以供生命活动所需。
二、呼吸作用的类型呼吸作用主要分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
1、有氧呼吸有氧呼吸是指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放大量能量的过程。
有氧呼吸的总反应式可以概括为：C₆H₁₂O₆＋ 6O₂＋ 6H₂O → 6CO₂＋ 12H₂O ＋能量（大量）有氧呼吸的过程可以分为三个阶段：第一阶段：在细胞质基质中，葡萄糖被分解成丙酮酸和少量的H，同时释放出少量的能量。
第二阶段：在线粒体基质中，丙酮酸和水彻底分解成二氧化碳和H，同时释放出少量的能量。
第三阶段：在线粒体内膜上，前两个阶段产生的H与氧结合生成水，同时释放出大量的能量。
有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用的主要形式，它能够为生物体提供大量的能量，维持生命活动的正常进行。
2、无氧呼吸无氧呼吸是指细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把有机物分解成不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
无氧呼吸的总反应式有两种情况：对于大多数植物和酵母菌等生物，无氧呼吸的反应式为：C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH ＋ 2CO₂＋能量（少量）对于动物和乳酸菌等生物，无氧呼吸的反应式为：C₆H₁₂O₆ →2C₃H₆O₃＋能量（少量）无氧呼吸的过程相对简单，也可以分为两个阶段：第一阶段：与有氧呼吸的第一阶段相同，葡萄糖在细胞质基质中被分解成丙酮酸和少量的H，同时释放出少量的能量。
第二阶段：在细胞质基质中，丙酮酸在不同酶的作用下，转化为酒精和二氧化碳或者乳酸，同时释放出少量的能量。
《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。
呼吸作用的意义及实质是什么
呼吸作用的意义及实质是什么
生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳、水或其他产物，并且释放出能量的总过程，叫做呼吸作用。
1呼吸作用意义是什幺植物进行呼吸作用的重要意义是：为生命活动提供
能量。
对生物体来说，呼吸作用具有非常重要的生理意义。
第一
呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。
呼吸作用释放出来的能量，一
部分转变为热能而散失，另一部分储存在ATP中。
当ATP在酶的作用下分
解时，就把储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞的分裂，植株的生长，矿质元素的吸收，肌肉收缩，神经冲动的传导等。
第二
呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。
在呼吸过程中所产生的一
些中间产物，可以成为合成体内一些重要化合物的原料。
例如，葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨基酸的原料。
同时，保持大气中二氧化碳和氧气的含量保持平衡。
1呼吸作用的概念、实质、意义呼吸作用的概念
1、概念：
活细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来．供给生命活动的需要,这个过程叫作呼吸作用.
2、呼吸作用的表达式：。
高一呼吸作用所有知识点
高一呼吸作用所有知识点呼吸作为生物体生存所必需的一项基本功能，是维持生命活动的重要过程。
在高中生物课程中，我们将深入学习呼吸作用的所有知识点，了解其过程、机制以及与其他生命活动的关系。
本文将以高一呼吸作用的相关知识点为主题，深入探讨它们的内涵和意义。
一、呼吸作用的基本概念呼吸作用是指通过呼吸器官与外界进行气体交换，从而将氧气吸入体内并将二氧化碳排出体外的生物化学过程。
人类通过鼻腔、喉咙、气管、支气管和肺组织等器官完成呼吸过程。
呼吸作用的目的是让细胞内的氧气与有机物发生反应，产生能源并生成二氧化碳。
二、呼吸作用过程与机制1.有氧呼吸有氧呼吸是指细胞内的氧气与有机物（通常是葡萄糖）发生反应，生成能量（三磷酸腺苷）和二氧化碳的过程。
这是一种高效的能量供应方式，可以使细胞获得大量的能量。
具体来说，有氧呼吸分为三个步骤：糖酵解、Krebs循环和氧化磷酸化。
2.无氧呼吸无氧呼吸是指在缺氧的情况下，细胞内的氧气不足以满足有氧呼吸的需求，于是转而选择其他物质进行代谢产生能量的过程。
无氧呼吸过程中，酵解产生大量乳酸，回馈到肝脏，经过乳酸的变化、参与新陈代谢进而再次参与酵解。
三、呼吸作用与其它生命活动的关系呼吸作用是细胞能量代谢的基础，与其他生命活动密切相关。
1.运动与呼吸作用运动时，身体的能量需求增加，呼吸也会相应增加。
呼吸作用可为肌肉提供所需的氧气和能量物质，帮助肌肉维持正常的功能和运动。
2.感知与呼吸作用呼吸作用与感知活动有着密切的联系。
通过呼吸，我们能够感知到味道、气味、嗅觉以及通过鼻腔传入的许多信息。
3.生长与呼吸作用呼吸作用是生长过程中能量代谢的基础，为身体提供所需的能量物质。
同时，呼吸作用中产生的营养物质也是细胞生长所必需的。
四、呼吸作用对人体健康的影响呼吸作用直接关系到人体的健康状况。
正常的呼吸作用能够有效地供给身体氧气和能量，保持机体的正常代谢活动。
而不良的呼吸习惯和环境污染等因素可能导致呼吸道疾病的发生。
呼吸作用
2.氧化磷酸化 氢或电子在呼吸链中传递，逐渐释放能量， 其中一部分能量推动ADP与磷酸合成ATP 的过程。氧化磷酸化是呼吸作用形成ATP的 主要方式。 反应式如下： ADP+Pi (线粒体) ATP
二、磷酸戊糖途径（PPP）
1.概念 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。它是葡萄糖的直 接氧化途径。
2.植物的发育阶段 2.植物的发育阶段
• 一年生植物开始萌发时，呼吸Байду номын сангаас率迅速增强，随 着植株生长变慢，呼吸逐渐平稳，并有所下降， 开花时呼吸又有所提高。 • 多年生植物呼吸速率表现出季节周期性变化。温 带植物的呼吸速率以春季发芽和开花时最高，冬 天降到最低点。 受伤、感病的呼吸速率＞正常健康的植物呼吸速率 呼吸跃变：坐果时呼吸速率逐渐下降至最低水平后， 在果实即将成熟时，呼吸速率又急剧升高的现象。 如苹果、桃、梨、李、杏、番茄、西瓜、哈密瓜 等。呼吸高峰出现后，果实即完全成熟。
（2）无氧呼吸：指生活细胞在无氧条件下， 无氧呼吸：指生活细胞在无氧条件下， 无氧条件下 将有机物进行不彻底 氧化分解， 将有机物进行不彻底 氧化分解，同时释放 能量的过程。 能量的过程。 A. 酒精发酵 高等植物在无氧呼吸时，先形成丙酮 高等植物在无氧呼吸时，先形成丙酮 然后转变为酒精的过程。 酒精的过程 酸，然后转变为酒精的过程。对于微生物 来说，习惯将这个过程称为发酵 发酵。 来说，习惯将这个过程称为发酵。 +100KJ能量 C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+100KJ能量 (箭头上标:酶，此反应主要发生在植物中) 箭头上标: 此反应主要发生在植物中)
二、呼吸作用的生理意义
呼吸作用是所有生物的基本生理功能，是一切生 活细胞的共同特征，呼吸停止，也就意味着生命 的终止。 1. 提供植物生命活动所需的大部分能量 提供植物生命活动所需的大部分能量 呼吸作用释放出来的能量， 呼吸作用释放出来的能量，一部分转变为热能而散 另一部分储存在ATP（三磷酸腺苷）中。当 失，另一部分储存在 （三磷酸腺苷） ATP在酶的作用下分解时，就把储存的能量释放 在酶的作用下分解时， 在酶的作用下分解时 出来，用于生物体的各项生命活动， 出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞的分 的吸收等。 植株的生长，矿质元素的吸收等 裂，植株的生长，矿质元素的吸收等。
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二、呼吸作用的生理意义
（1）呼吸作用提供了植物生命活动所需的能量。 呼吸作用在氧化分解有机物的同时，释放能量，并 转换成生命活动可利用的形式（如ATP），供生命活 动之需 。
（2）呼吸作用为细胞内其它物质的合成提供原 料。呼吸作用中，糖类在被彻底氧化分解成的过程 中，产生许多中间产物，这些中间产物是进一步合 成其它重要生命物质的原料。
呼吸作用的概念及意义和影响 因素
生
物质代谢 物 同化作用
体 内 的 新 陈 异化作 代用 谢
将简单无机物合成有机 物，同时将吸收的能量 转变为化学能贮存在合 成的有机物中。
将有机物分解为简单无 机物，同时将贮存在有 机物中能量释放出来， 供生命活动之用。
一、呼吸作用的概念
呼吸作用的实质是发生在生活细胞内生物 氧化过程。
有氧条件下脱羧形成Ac.CoA，进入TCA。
可见，EMP是有氧呼吸和无氧呼吸必经的共 同途径。
二、三羧酸循环（TCAC）
EMP产生的Pyr在有氧条件下，进入线粒体， 经TCAC彻底氧化分解为CO2。
在有氧条件下丙酮酸在线粒体基质中彻底氧化 分 解 为 CO2 的 循 环 反 应 途 径 三 羧 酸 循 环 （TCAC）。也称为柠檬酸循环(citric acid cycle)， 或克雷布斯循环(Krebs cycle)。
四、呼吸电子传递与氧化磷酸化
1、呼吸链（respiration chain）：
即呼吸电子传递链，是位于线粒体内膜（脊膜） 上的由一系列电子传递体按一定的顺序排列起来 组成的呼吸电子传递轨道。
电子传递体是一些氧化还原迅速而可逆的分子， 呼吸链中电子传递是按氧化还原电位由低到高的 顺序依次排列的。呼吸底物氧化分解脱出的电子 经呼吸链最终传递给分子氧，将氧还原成水。
C6H12O6= 2C2H5OH+CO2+24千卡 C6H12O6= 2CH3CHOHCOOH+18千卡
与有氧呼吸相比，无氧呼吸：
（1）没有氧气参与； （2）底物氧化不彻底,中间代谢产物少; （3）产能少；
有氧呼吸是高等植物的呼吸作用的主要形式； 无氧呼吸仅在特定器官和特定的条件下才发生， 有利于植物对环境的适应。
（3）呼吸作用在植物的抗病免疫方面也具有重 要作用。
三、呼吸作用的指标及测定
1、指标
（1）呼吸速率（呼吸强度）
植物的单位鲜重、干重或蛋白氮，在一定时间内 所释放出的CO2的量或吸收O2的量。
常用单位：
ul O2（或ulCO2）•g-1（FW或DW）•h-1 mgO2（或mgCO2）•g-1（FW或DW）•h-1
PPP的生理意义：
（1）该途径产生的大量NADPH+H是细胞质合 成其他重要物质（如脂肪等）的供氢体
（2）该途径产生的核糖是合成核酸、各种核 苷酸、辅酶、维生素等的原料；
（3）该途径在植物的抗病免疫方面具有特别 重要的意义。植物染病不仅呼吸作用增强，呼吸 途径也发生改变，PPP途径明显增强。进一步转 化合成多种酚类物质以及植保素和木质素等抗病 物质，增强植物对伤、病的抵抗能力。
TCAC 的 全 过 程 可 分 为 ： 乙 酰 CoA 的 形 成 、 TCAC的运转两个反应阶段。
总结：
（1）1Pyr经TCAC一次循环分解为3CO2，同 时产生5对氢（还原性辅因子）；
（2）NADH等的电子经呼吸链传递经O2时可 产生ATP。
（3）TCAC产生了许多活跃的中间产物，可 作为合成其重要生命物质的原料。
C6H12O6+6O6=6CO2+6H2O
RQ=1
脂肪、蛋白质：
C57H104O6+78O2=57CO2+52H2O RQ 1
有机酸：
C6H8O7+4.5O2=6CO2+4H2O
RQ1
当供氧不足时，RQ增大，无氧呼吸时，RQ无限大。
第二节 植物呼吸作用的代谢途径
植物的呼吸作用具有多样性，主要表现为呼吸底 物降解的多途径和电子传递的多样性。
底物降解主要有：EMP-TCAC途径、PPP途径、无氧 呼吸途径等；
电子传递途径主要有：呼吸主链电子传递途径、 抗氰支链电子传递途径及其它末端氧化酶引起的多 条电子传递途径。
二、植物的呼吸代谢途径
高等植物的呼吸 是在线粒体和细胞 质基质中完成
呼吸底物:
主要是糖,包括单糖、 多糖,还有脂类,蛋白 质很少.
高等植物的呼吸作用包括有氧呼吸和无氧 呼吸两种类型：
有氧呼吸：是指生活细胞在氧气的参与下，把某些 有机物彻底氧化分解成CO2和H2O，同时释放能量 的过程：
C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+能量（686千卡）
无氧呼吸：
是在无氧条件下，生活细胞将某些有机 物分解成不彻底的氧化产物，同时释放能量 的过程，其产物可以是乙醇或乳酸：
（2）呼吸商（respiratory quotient RQ）：
也称为呼吸系数（respiratory coefficient），
是表示呼吸底物性质和供氧状况的指标。即植
物组织在一定时间内呼吸作用放出CO2与吸收O2
的摩尔数之比：
RQ=
放出CO2（mol） 吸收O2（mol）
物质完全氧化分解时： 碳水化合物：
一、糖酵解（glycolysis）
是指淀粉或葡萄糖在一系列酶的催化下，氧 化分解为丙酮酸的过程。由于糖的氧化分解是脱 氢氧化，没有O2的参与，故称为酵解。该途径简 称为EMP途径。
EMP是在细胞质中进行的，六碳糖经磷酸 化后先裂解为2分子三碳糖，然后再经脱氢氧化 转变为三碳酸——丙酮酸。
பைடு நூலகம்
无氧条件下丙酮酸脱羧还原成酒精或直接还 原成乳酸；
三、磷酸戊糖途径（PPP）
也称已糖磷酸途径（hexose monophosphate pathway HMP），是葡萄糖氧 化分解的另一条途径。
植物体内糖的氧化分解一般是以EMPTCAC途径为主，PPP所占比例较小 （3%~30%）。但在个别组织或器官，以及植 物遇逆境时该途径的比例明显增大。
与EMP-TCAC相比，PPP的主要特点是： （1）葡萄糖不经过三碳糖阶段，而是直接 脱氢脱羧氧化分解为磷酸戊糖，故也称为葡萄 糖的直接氧化途径。 （2）PPP中，脱氢酶的辅酶是NADP+（辅 酶II）；而EMP-TCAC中主要是NAD+。 （3）PPP的全过程是在细胞质中进行的。