植物的呼吸作用14250

1、光合作用如何提高植物光合利用率？光合作用的過(guò)程碳同化的途徑農(nóng)民剛收獲的稻谷由于陰雨天氣沒(méi)有及時(shí)曬干會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？新疆的哈密瓜為什么特別甜？任務(wù)四 植物的呼吸作用概念生活細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物,在酶的參與下，逐步氧化分解并釋放能量的過(guò)程。類(lèi)型有氧呼吸生活細(xì)胞利用分子氧(O2),將某些有機(jī)物徹底氧化分解,形成CO2和H2O，同時(shí)釋放能量的過(guò)程。 C6H12O6+6O2 酶 6CO2+6H2O G= -2870kJmol-1 (G是指pH為7時(shí)標(biāo)準(zhǔn)自由能的變化)無(wú)氧呼吸生活細(xì)胞在無(wú)氧條件下，把某些有機(jī)物分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放少量能量的過(guò)程。 酒精發(fā)酵: 高等植物C6H12O6 酶 2C2H5O

2、H+2CO2 G= -226 kJmol-1 乳酸發(fā)酵：動(dòng)物及馬鈴薯、甜菜塊根玉米胚和青貯飼料C6H12O6 酶 2CH3CHOHCOOH G= -197 kJmol-1 一、呼吸作用的概念及意義（一）概念及類(lèi)型有氧呼吸特點(diǎn)： a 有O2的參與 b 徹底分解有機(jī)物質(zhì) c 釋放大量能量，一部分儲(chǔ)存在ATP和NADH（NADOH） 分子中，一部分以熱的形式放出，維持植物體溫。 d 分解產(chǎn)物為CO2和H2O無(wú)氧呼吸的特點(diǎn)： a 無(wú)O2的參與 b 不能徹底的分解有機(jī)物質(zhì) c 只釋放少量能量 d 分解產(chǎn)物為酒精、CO2或乳酸高等植物的呼吸類(lèi)型主要是有氧呼吸，但仍保留著無(wú)氧呼吸的能力。（二）呼吸作用的生理

3、意義為生命活動(dòng)提供能量呼吸氧化有機(jī)物，將其中的化學(xué)能以ATP形式貯存起來(lái)。當(dāng)ATP分解時(shí)，釋放能量以滿(mǎn)足各種生理過(guò)程的需要。 呼吸放熱可提高植物體溫，有利種子萌發(fā)、開(kāi)花傳粉受精等。2.中間產(chǎn)物為有機(jī)物合成提供原料呼吸產(chǎn)生許多中間產(chǎn)物(丙酮酸等），其中有些十分活躍，是進(jìn)一步合成其他有機(jī)物的物質(zhì)基礎(chǔ)。 3.增強(qiáng)植物的抗病能力 呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒害。 植物受傷或受到病菌侵染時(shí)，通過(guò)旺盛的呼吸，促進(jìn)傷口愈合，加速木質(zhì)化或栓質(zhì)化，以減少病菌的侵染。 圖4-1 呼吸作用的主要功能示意圖（三） 呼吸作用的場(chǎng)所呼吸場(chǎng)所：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線(xiàn)粒體 線(xiàn)粒體是呼吸作用的主要場(chǎng)所，也是細(xì)胞的能

4、量供應(yīng)中心。二、呼吸代謝的生化途徑（一）糖酵解（EMP）：己糖產(chǎn)生丙酮酸 1940年得到闡明。為紀(jì)念在研究這一途徑的三位生化學(xué)家：G.Embden,O.Meyerhof和J.K.Parnas，把糖酵解途徑簡(jiǎn)稱(chēng)EMP途徑1、糖酵解： 是指淀粉、蔗糖、葡萄糖或其它六碳糖在無(wú)氧條件下分解成丙酮酸的過(guò)程，亦稱(chēng)EMP途徑，在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。2、糖酵解途徑：淀粉 G1P蔗糖 葡萄糖G6PATP ADPF6PFBPATP ADPDHAPPGAld NAD+ NADH+H+DPGAPGAATP ADP2PGPEP丙酮酸ATP ADP總反應(yīng)式為：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2丙酮酸+2ATP+2N

5、ADH+H+2H2O3、糖酵解的生理意義存在于所有生物體中包括原核生物和真核生物?？赡苁巧镞M(jìn)化出光合放氧之前，產(chǎn)生能量的主要方式，是最古老的呼吸途徑。 產(chǎn)物丙酮酸的化學(xué)性質(zhì)活躍，可以通過(guò)多種代謝途徑，生成不同的物質(zhì)。 通過(guò)糖酵解，生物體可獲得生命活動(dòng)所需的部分能量。對(duì)于厭氧生物來(lái)說(shuō)，糖酵解是糖分解和獲取能量的主要方式。 圖5-3 丙酮酸在呼吸代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的作用（二）發(fā)酵作用1、酒精發(fā)酵： 糖酵解生成的丙酮酸在丙酮酸脫羧酶作用下脫羧生成乙醛。再在乙醇脫氫酶的作用下，接受糖酵解中產(chǎn)生的NADHH+的氫，乙醛被還原為乙醇。 酵母菌的酒精發(fā)酵是釀酒工業(yè)中的主要生物化學(xué)過(guò)程。 厭氧下每分子葡萄糖經(jīng)

6、酒精發(fā)酵后產(chǎn)生2分子乙醇、2分子CO2和2分子ATP。 C6H12O6 +2ADP+2H3PO4 酶 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP +2H2O 2、乳酸發(fā)酵：在含有乳酸脫氫酶的組織里，丙酮酸便被NADH還原為乳酸。 CH3COCOOHNADHH+ 乳酸脫氫酶 CH3CHOHCOOHNAD+ 每分子葡萄糖經(jīng)乳酸發(fā)酵產(chǎn)生2分子乳酸和2分子ATP。 C6H12O6 酶 2CH3CHOHCOOH + 2ATP +2H2O 許多細(xì)菌能利用葡萄糖產(chǎn)生乳酸，產(chǎn)生乳酸的這類(lèi)細(xì)菌通常稱(chēng)為乳酸菌。 （三）TCA循環(huán)糖酵解產(chǎn)物丙酮酸，在有氧條件下進(jìn)入線(xiàn)粒體，經(jīng)過(guò)一系列的代謝反應(yīng)，逐步脫羧、脫氫，徹底氧

7、化分解，最終形成二氧化碳和水的過(guò)程，稱(chēng)為T(mén)CA循環(huán)。 三羧酸循環(huán)細(xì)胞質(zhì)線(xiàn)粒體脫氫脫羧脫氫（四）戊糖磷酸途徑(PPP或HMP) -葡萄糖在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)直接氧化脫羧，并以戊糖磷酸為重要中間產(chǎn)物的有氧呼吸途徑。 20世紀(jì)50年代初發(fā)現(xiàn)向植物組織勻漿中加入糖酵解抑制劑（碘代乙酸和氟化物等），不能完全抑制呼吸。此后便發(fā)現(xiàn)了PPP途徑.又稱(chēng)己糖磷酸途徑(HMP)或己糖磷酸支路。 PPP在許多植物中普遍存在，特別是在植物感病、受傷、干旱時(shí)，該途徑可占全部呼吸的50%以上。（五）電子傳遞與氧化磷酸化電子傳遞：TCA循環(huán)脫出的H，必須通過(guò)電子或者H傳遞體的傳遞，才能與O2結(jié)合。電子或者H傳遞體與O2傳遞體之間產(chǎn)生電

8、位。氧化磷酸化：NADH脫下電子，經(jīng)電子傳遞鏈傳遞給分子氧生成水，同時(shí)偶聯(lián)ADP與Pi合成ATP的過(guò)程。 三、光合作用與呼吸作用的關(guān)系項(xiàng)目光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、淀粉、己糖等有機(jī)物產(chǎn)物己糖、淀粉等有機(jī)物、O2CO2、H2O等能量轉(zhuǎn)換儲(chǔ)藏能量的過(guò)程釋放能量的過(guò)程物質(zhì)代謝類(lèi)型有機(jī)物的合成作用有機(jī)物的降解作用氧化還原反應(yīng)H2O光解、CO2還原呼吸底物被氧化發(fā)生部位綠色細(xì)胞、葉綠體、細(xì)胞質(zhì)生活細(xì)胞、線(xiàn)粒體、細(xì)胞質(zhì)發(fā)生條件光照下才可發(fā)生光下、暗處都可發(fā)生光合作用與呼吸作用之間的關(guān)系四、呼吸作用的影響因素（一）呼吸作用的生理指標(biāo)1、呼吸速率單位重量的植物在單位時(shí)間內(nèi)吸收的O2或釋放的CO2

9、量。單位：O2或CO2mggh2、呼吸商植物呼吸時(shí)釋放的CO2與吸收的O2量的比值。呼吸商釋放的CO2（mol）吸收的O2（mol） 呼吸底物種類(lèi)不同，呼吸商也不同。 1、以葡萄糖作為呼吸底物，且完全氧化時(shí)，呼吸商是1 C6H12O6 + 6O2 6CO2+6H2O RQ = 6/6 = 1.0 2、以脂肪或其它高度還原的化合物為呼吸底物，氧化過(guò)程中脫下的氫相對(duì)較多(H/O比大) ，形成H2O時(shí)消耗的O2多，呼吸商小于1，如以棕櫚酸作為呼吸底物，： C16H32O2 + 23O2 16CO2+16H2O RQ=16/23 = 0.7 3、以有機(jī)酸等含氧較多的有機(jī)物作為呼吸底物,呼吸商則大于1，

10、如檸檬酸的呼吸商為1.33。 C6H8O74.5O2 6CO24H2O RQ=6/4.5=1.33（二）呼吸作用影響因素1、內(nèi)部因素2、外部因素溫度氧氣水分二氧化碳機(jī)械損傷農(nóng)藥1、內(nèi)部因素不同植物種類(lèi)，呼吸速率各異。生長(zhǎng)快的生長(zhǎng)慢的，生長(zhǎng)旺盛的衰老休眠的，草本植物木多年生植物，春季冬季受傷、感病的正常健康的本植物， 生殖器官營(yíng)養(yǎng)器官雌蕊雄蕊花瓣花萼莖頂端莖基部種子內(nèi)胚胚乳，同一植物不同組織器官，呼吸速率有明顯差異。同一器官不同發(fā)育時(shí)期，呼吸速率也有較大變化。 溫度通過(guò)對(duì)呼吸酶活性的影響而改變呼吸速率。溫度三基點(diǎn): 最低、最適、最高。（1）溫度2、外部因素呼吸作用的溫度三基點(diǎn)三基點(diǎn)定義特性最低溫

11、度能進(jìn)行呼吸的溫度低限， 一般植物為0 左右 低于光合和生長(zhǎng)最低溫度，在此溫度時(shí)植物不生長(zhǎng)，但生命仍維持，呼吸作用的最低溫度也是生命的最低溫度。最適溫度 保持穩(wěn)態(tài)的最高呼吸速率的溫度，一般植物為2530高于光合和生長(zhǎng)最適溫度，處于此溫度，凈光合積累由于呼吸消耗而減少，對(duì)生長(zhǎng)不利。最高溫度能進(jìn)行呼吸的溫度高限， 一般植物為3545短時(shí)間內(nèi)可使呼吸速率較最適溫度的高，但時(shí)間稍長(zhǎng)后，呼吸速率就會(huì)急劇下降，這是因?yàn)楦邷丶铀倭嗣傅拟g化或失活。不同的植物三基點(diǎn)不同：熱帶植物溫帶寒帶植物氧是植物有氧呼吸的必要條件。氧濃度在10-20%之間全部是有氧呼吸，當(dāng)氧濃度低于10%時(shí)，有氧呼吸減弱，無(wú)氧呼吸出現(xiàn)并逐步

12、增強(qiáng)。 （2）氧氣（3）二氧化碳外界環(huán)境中二氧化碳濃度增高時(shí)呼吸作用受抑制，大氣中CO2 的含量約0.033%。當(dāng)含量增加到35時(shí)，對(duì)呼吸有一定抑制。當(dāng)高于5%時(shí)，呼吸作用受到明顯抑制。當(dāng)高于10%時(shí)，可使植物中毒死亡。葡萄二氧化碳傷害（4）水分水分是植物呼吸作用的必備條件，在一定范圍內(nèi)，呼吸速率隨組織含水量的增加而升高。機(jī)械損傷會(huì)顯著加快植物的呼吸速率，產(chǎn)生“傷呼吸”現(xiàn)象。農(nóng)產(chǎn)品特別是果蔬產(chǎn)品在收獲、包裝、運(yùn)輸、貯藏、銷(xiāo)售過(guò)程中，應(yīng)盡量減少機(jī)械損傷的發(fā)生。 （5）機(jī)械損傷五、調(diào)控呼吸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用1、呼吸作用與種子（糧食）貯藏2、呼吸作用與果蔬的保鮮3、呼吸作用與作物栽培含水量一般油料種

13、子89以下，淀粉種子1214時(shí)，種子中原生質(zhì)處于凝膠狀態(tài)，呼吸酶活性低，呼吸極微弱，可以安全貯藏安全含水量。當(dāng)含水量油料種子達(dá)1011，淀粉種子達(dá)到1516時(shí)，呼吸作用就顯著增強(qiáng)。 1、呼吸作用與種子貯藏 種子貯藏的措施： 干燥：種子的含水量不得超過(guò)安全含水量。要曬干進(jìn)倉(cāng)、保持倉(cāng)庫(kù)干燥。否則，呼吸旺盛消耗大量貯藏物質(zhì)，呼吸散熱提高糧堆溫度，有利于微生物活動(dòng)，易導(dǎo)致糧食的變質(zhì)，使種子喪失發(fā)芽力和食用價(jià)值。 殺菌消毒：種子本身含水量在14.5%以上時(shí)，呼吸作用很緩慢，但是種子堆的呼吸作用急劇升高，是因?yàn)榉N子表面附有微生物，在75%相對(duì)濕度中可迅速繁殖增多，其呼吸作用也大大增強(qiáng)。如種子堆在一起久了也

14、會(huì)發(fā)熱。降溫：注意庫(kù)房的通風(fēng)降溫，在能夠忍受的范圍內(nèi)，溫度越低，種子活力衰減的速度越慢。水稻種子在1415庫(kù)溫條件下貯藏23年，仍有80%以上的發(fā)芽率?？刂茪怏w成分：可對(duì)庫(kù)房?jī)?nèi)空氣成分加以控制，適當(dāng)增高二氧化碳含量和降低氧含量?；?qū)⒓Z倉(cāng)中空氣抽出，充入氮?dú)?，達(dá)到抑制呼吸，安全貯藏的目的。2、呼吸作用與果蔬的保鮮果蔬貯藏的措施： 適當(dāng)?shù)慕档蜏囟?根據(jù)貯藏物選擇適宜的溫度，大多數(shù)果實(shí)01，蘋(píng)果05，馬鈴薯23；喜溫果蔬12 左右，香蕉1214.5，甘薯1014。番茄成熟果實(shí)可貯在02,但綠熟果的貯藏適溫為1013，低于8即遭冷害，表現(xiàn)為水浸狀軟爛或蒂部開(kāi)裂，現(xiàn)褐色小園斑，不能正常成熟，易感病腐爛。

15、 較高的濕度 水果貯藏的最佳相對(duì)濕度是80% 90%；貯藏塊根、塊莖的相對(duì)濕度以85% 90%為宜，低于80%則失水導(dǎo)致呼吸增強(qiáng)。 低氧、高二氧化碳濃度 適當(dāng)增加C02濃度，降低氧濃度（抑制乙烯的產(chǎn)生），排除乙烯，充以氮?dú)狻?番茄裝箱以塑料布密封，抽去空氣，充以氮?dú)?，把氧濃度降?6，可貯藏13個(gè)月以上?！案粢钩钭兂砂偃挣r”?！白泽w保藏法”：由果實(shí)、蔬菜本身的呼吸作用的C02，在密閉環(huán)境中，C02濃度逐漸升高，抑制呼用作用，可以延長(zhǎng)貯藏期。氣調(diào)貯藏成為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家果品保鮮的重要手段。 美國(guó)和以色列的柑橘總貯藏量的50以上是氣調(diào)貯藏；法國(guó)、意大利以及荷蘭等氣調(diào)蘋(píng)果均達(dá)貯藏總量的50-70。 我國(guó)氣調(diào)貯藏庫(kù)保鮮也發(fā)展很快。1978年在北京建成我國(guó)第一座氣調(diào)庫(kù)，廣州、大連、煙臺(tái)等地也有了氣調(diào)庫(kù)，用來(lái)保鮮蘋(píng)果、獼猴桃、洋梨和棗等。 據(jù)世界FAO估計(jì)，世界糧食采后損失達(dá)收獲量的20%，某些高溫多濕地區(qū)達(dá)50%，新鮮易腐水果蔬菜等達(dá)25%80%，這些已超過(guò)了發(fā)展中國(guó)家所能承受的平均極限水平，使本來(lái)就不充足的食品更為緊張。人口和食物的矛盾更為突出。 呼吸作用在作物的生長(zhǎng)發(fā)育、物質(zhì)吸收、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)變方面起著十分重要的作用，因此許多栽培措施是為了直接或間接地保證作物呼吸作用的正常進(jìn)行。4、呼吸作用和作物栽培播種：土壤要疏松。 浸種