植物的呼吸作用呼吸作用的生理指标
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。
初中七年级生物上册《植物的呼吸作用》名师精选教案2 苏教版
七年级生物上册《植物的呼吸作用》教案2 苏教版一、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(aerobic respiration）: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。
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。
无氧呼吸（anaerobic respiration）: 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，同时释放出部分能量的过程。
这个过程在微生物中称为发酵（fermentation），如酵母菌的发酵产物为酒精，称为酒精发酵。
(二)呼吸作用的生理意义1.为生命活动提供能量。
2.为重要有机物质提供合成原料。
3.为代谢活动提供还原力。
4.增强植物抗病免疫能力。
二、呼吸代谢途径糖酵解在无氧条件下酶将葡萄糖降解成丙酮酸，并释放能量的过程，称为糖酵解（glycolysis）。
为纪念在研究糖酵解途径方面有突出贡献的三位生物化学家Embden, Meyerhof和Parnas, 又把糖酵解途径称为Embden-Meyerhof-Parnas途径（EMP途径）。
糖酵解普遍存在于动物、植物、微生物的所有细胞中，是在细胞质中进行的。
虽然糖酵解的部分反应可以在质体或叶绿体中进行，但不能完成全过程。
糖酵解具有多种功能。
首先，糖酵解的一些中间产物（如甘油醛-3-磷酸等）是合成其他有机物质的重要原料，其终产物丙酮酸在生化上十分活跃，可通过不同途径，进行不同的生化反应。
植物呼吸作用的指标
植物呼吸作用是指植物通过生物氧化作用释放能量的过程，同时产生二氧化碳和水。
在测量植物呼吸作用的过程中，通常关注以下指标：
1. CO2产生速率：通过测定一定时间内植物释放的二氧化碳数量，计算单位时间内产生的 CO2速率。
这是一种直接反映植物呼吸作用的指标。
2. O2消耗速率：植物在呼吸过程中消耗氧气，可以通过测量一定时间内吸收的氧气数量，计算单位时间内消耗氧气速率。
这也是呼吸作用的重要指标。
3. 呼吸速率：利用O2消耗速率或CO2产生速率得出的植物呼吸作用速度，通常以单位时间内的氧气摩尔数或二氧化碳摩尔数来表示。
4. 呼吸商：呼吸商是指植物在呼吸过程中产生的二氧化碳与消耗氧气的比值。
这个比值有助于了解植物呼吸作用的类型，并提供关于植物所利用的碳水化合物或其他能量物质的信息。
5. 净光合速率：植物在进行光合作用时产生氧气和固定二氧化碳，而在呼吸作用时则消耗氧气并释放二氧化碳。
净光合速率是光和呼吸过程之间的平衡，它反映了植物整体能量收支的状态。
6. 呼吸强度：植物各部分薄层在单位时间、单位体积或单位重量基础上通过呼吸所释放的二氧化碳量或消耗的氧气量。
植物生理学第4-1章章呼吸作用
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。
• 乙醇发酵：
丙酮酸
乙醛
乙醇
• 丙发乳酮酵酸酸中发消酵耗：了乳NA酸DH丙，酮没酸有脱A羧TP酶的生成CO，2能量利用乙N效A醇D率H脱低+氢H，+酶有机物损耗大。乙
醇积累会破坏细胞结构，乳酸积累会引起酸中毒。
3.酚氧化酶 （质体和微体中）
种类：单酚氧化酶（如酪氨酸酶）、 多酚氧化酶（PPO；如儿茶酚氧化酶）
功能：将酚氧化成棕褐色的醌，醌对 微生物有毒，防止植物感染。
此酶含铜，正常情况下，酚氧化酶与 底物是分开的。
生活中对多酚氧化酶的利用和抑制
将土豆丝泡在水中防止变褐。 制红茶时，揉捻茶叶，利用多酚氧化酶 的作用将茶叶中的儿茶酚和单宁氧化并 聚合为红褐色的物质。 制绿茶时，采的茶叶立即焙炒杀青，破 坏多酚氧化酶，保持绿色。 在烤烟时，烟叶达到变黄末期迅速脱水， 抑制PPO活性，保持烟叶鲜明的黄色。
在植物体中普遍存在，幼嫩组织中比较活跃。
NADH 外源NADH
ATP
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
-- ⒉ 交替氧化酶 抗氰呼吸链末端的氧化酶
在氰化物存在下，某些植物呼吸不受抑制---抗氰呼吸※。 通过离体线粒体研究发现，在一些植物组织中含有交替氧化酶，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。
无氧 →无氧呼吸→酒精或乳酸
葡萄糖→→丙酮酸 有氧 → TCA循环→CO2
植物的呼吸作用
乳酸发酵。
植物的呼吸作用
3/80
（二）有氧呼吸作用特点
是一个氧化还原过程。在植物细胞中底物能 够是糖、脂肪、蛋白质、氨基酸和有机酸等。以 葡萄糖为例，它是氢供体，氧是氢受体。
C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2-1 △G0′指pH7时标准自由能改变。
磷酸戊糖路径（PPP）。
各路径之间关系见下列图
植物的呼吸作用
12/80
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
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
为产生乳酸，同时释放能量过程，称为乳酸发酵，其
反应式以下：
C6H12O6→2CH3CHOHCOOH △G0′= -197 kJ·mol-1 高等植物也可发生乳酸发酵，比如，马铃薯块茎、
甜菜块根、玉米胚和青贮饲料在进行无氧呼吸时就产
生乳酸。 植物的呼吸作用
6/80
与有氧呼吸相比，无氧呼吸特点：
不吸收O2； 底物分解不彻底；
3.草酰乙酸再生：经过上述2个阶段反应，乙酰CoA 两个碳以CO2形式释放了，四碳草酰乙酸转变成 四碳琥珀酸。为确保后续乙酰CoA能继续被氧化 脱羧，琥珀酸经过延胡索酸生成和苹果酸生成， 最终生成草酰乙酸。
植物的呼吸作用
23/80
三羧酸循环化学历程
呼吸链
植物的呼吸作用
24/80
因为糖酵解中1分子葡萄糖产生2分子丙酮酸， 所以三羧酸循环反应可写成以下方程式：
植物呼吸作用的指标
植物呼吸作用的指标植物呼吸作用是指植物通过氧气和有机物质进行代谢反应，产生能量和二氧化碳的过程。
这个过程对于植物的生长和发育至关重要，因此，了解植物呼吸作用的指标对于植物的生长和发育具有重要的意义。
1. 呼吸速率呼吸速率是指单位时间内植物消耗氧气的量。
呼吸速率是衡量植物代谢活动强度的重要指标。
一般来说，呼吸速率与温度呈正相关关系，温度越高，呼吸速率越快。
此外，光照、湿度、CO2浓度等因素也会影响植物的呼吸速率。
在光照充足的情况下，植物的呼吸速率会增加，因为光合作用产生的有机物质可以提供更多的能量，促进呼吸作用的进行。
2. 呼吸强度呼吸强度是指单位面积植物呼吸作用的强度。
呼吸强度是衡量植物代谢活动强度的重要指标。
一般来说，呼吸强度与植物的生长状态和环境因素有关。
在植物生长期间，呼吸强度会随着植物的生长而增加。
在环境因素方面，温度、光照、湿度等因素都会影响植物的呼吸强度。
在温度较高、光照充足、湿度适宜的条件下，植物的呼吸强度会增加。
3. 呼吸作用与光合作用的比值呼吸作用与光合作用的比值是指单位时间内植物呼吸作用和光合作用的比值。
这个比值可以反映植物的代谢状态。
在光照充足的情况下，植物的光合作用会增加，因此呼吸作用与光合作用的比值会降低。
相反，在光照不足的情况下，植物的光合作用会减少，呼吸作用与光合作用的比值会增加。
这个比值还可以反映植物的生长状态。
在植物生长期间，呼吸作用与光合作用的比值会随着植物的生长而降低。
4. 呼吸作用对植物生长的影响呼吸作用对植物生长的影响是指植物呼吸作用对植物生长和发育的影响。
呼吸作用是植物代谢的重要过程，它可以提供植物所需的能量和有机物质。
在植物生长期间，呼吸作用对植物的生长和发育具有重要的影响。
如果呼吸作用过强，会导致植物的生长受到抑制，甚至死亡。
相反，如果呼吸作用过弱，植物的生长和发育也会受到影响。
5. 呼吸作用与环境因素的关系呼吸作用与环境因素的关系是指植物呼吸作用与环境因素之间的相互作用关系。
植物的呼吸作用
2 无氧呼吸：
定义：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，同时释放出少量能量的 过程。高等植物无氧呼吸可以产生酒精或乳酸。
C6H12O6 C6H12O6
2C2H5OH+2CO2+226kj/mol 2CH3CHOHCOOH+197kj/mol
微生物的无氧呼吸——发酵
对于高等植物来说，长期进行无氧呼吸 会使植物中毒（酒精毒害），因此有氧 呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式， 通常所说的呼吸即有氧呼吸。
植物体内蔗糖先分解为葡萄糖和果糖， 再进入EMP途径。
无氧 烯醇化酶
1、EMP反应过 程： 有三步反应不 可逆
脱氢酶
激酶
Glycolysis
2 ATP used
mitochondrion
Net gain of 2ATP and 2NADH
1G→ → 2丙酮酸 获得2ATP和2分子NADH 糖酵解各反应的酶主要都在细胞质中，所以 EMP途径主要在细胞质中进行。
柠檬酸合成酶， α-酮戊二酸脱氢酶系， 琥珀酰CoA合成酶（硫激酶）
所以三羧酸循环是不可逆的
植物体中TCA循 环有一旁路，可 将苹果酸脱羧生 成丙酮酸。 例如CAM植物或 果实成熟时，此 途径可调节有机 酸水平。
图 植物柠檬酸循环
图中显示了柠檬酸循环所有的反应和催化这些反应的酶，还有与此密切相关的丙酮酸脱氢酶和苹果酸
转酮酶
6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 转酮酶
2、PPP途径的特点
在细胞质和质体中Байду номын сангаас行；
氧化放能在第一阶段即已完成；
脱下来的氢主要形成NADPH,而EMP-TCA途 径脱下的氢主要形成NADH和FADH2。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
植物生理
植物的呼吸作用
呼吸作用的生理指标
学习目标
Click to add title in here Click to add title n here 了解呼吸速率的概念及测定方法。
掌握呼吸商的概念和影响因素。
理解呼吸效率的概念及与呼吸类型的关系。
一、呼吸速率
1. 呼吸速率的概念
呼吸速率，通常以植物单位干重、鲜重或原生质
（以含氮量计）在单位时间内所放出CO
2或吸收O
2
的
数量、体积或质量来表示。
2. 呼吸速率的测定
用红外线CO
2气体分析仪测定CO
2
的释放量；用
氧电极测氧装置测定O
2吸收量；还有广口瓶法（小篮
子法）、气流法、瓦布格微量呼吸检压法等。
二、呼吸商
1. 呼吸商的概念
呼吸商（RQ），又称呼吸系数，是植物组织在一定时间内放出CO
2
的量与吸收O
2
的量的比值。
小麦和亚麻种子萌发及幼苗
生长过程中呼吸商的变化 2. 呼吸商的影响因素
1）底物种类
2）氧气供应状况
3）植物代谢活动
Click to add title in here 三、呼吸效率
1. 呼吸效率的概念
所谓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。
2. 呼吸类型与呼吸效率的关系
维持呼吸：提供保持细胞活性所需能量。
生长呼吸：提供植物生长发育所需能量和物质。
理论上讲，维持呼吸相对稳定，生长呼吸随生长发育状况而不同。
Click to add title in here
Click to add title in here 一.判断题
1.富含氢的脂肪、蛋白质为呼吸底物时，吸收的O 2多，RQ 大于1。
（X ）
2.低温通过降低细胞中的蛋白质含量而影响到呼吸速率。
（X ）
3.以葡萄糖作为呼吸底物进行酒精发酵时，呼吸商会接近1。
（X ）
4.呼吸商大小取决于底物分子中相对含氧量的高低，含氧量高，呼吸商也高。
（√）
Click to add title in here Click to add title in here 二.选择题
1.当呼吸底物是葡萄糖且又完全氧化时，呼吸商（B ）。
A. 为0
B. 为1
C.小于1
D. 大于1
2.植物呼吸速率最高的器官是（D ）。
A.叶片
B.根
C.茎
D.花
3.从种子萌发到形成幼苗，呼吸几乎都属于（A ）。
A.生长呼吸
B.维持呼吸
C.有氧呼吸
D.无氧呼吸
4. 呼吸商是呼吸过程中（B ）的比值。
A. 吸收O 2/放出CO 2
B. 放出CO 2/吸收O 2
C. 吸收O 2/产生H 2O
D. 放出CO 2/产生H 2O
5. 以有机酸为呼吸底物且完全氧化时，其呼吸商（A ）。
A. RQ>1
B. RQ=1
C. RQ<1
D. RQ=0
6. 分生组织内由于有局部的无氧呼吸发生，因此其呼吸商（A ）。
A. RQ>1
B. RQ=1
C. RQ<1
D. RQ=0
实践活动
调查当地农业生产，了解呼吸指标与农业生产的关系，写出调查报告。
植物生理
Thank You!。