《植物生理学》课件第四章.ppt

《《植物生理学》课件第四章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《植物生理学》课件第四章.ppt（69页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、植物呼吸作用的概念、类型及生理意义植物呼吸作用的概念、类型及生理意义高等植物呼吸代谢的多样性高等植物呼吸代谢的多样性呼吸代谢的调节呼吸代谢的调节呼吸作用的度量指标及其影响因素呼吸作用的度量指标及其影响因素植物呼吸作用与农业生产的关系植物呼吸作用与农业生产的关系第一节第一节 植物呼吸作用的概念、类型植物呼吸作用的概念、类型 及生理意义及生理意义一、呼吸作用的概念及类型一、呼吸作用的概念及类型 呼吸作用呼吸作用是指生活细胞在酶的催化下，将有机是指生活细胞在酶的催化下，将有机物逐步地氧化分解，并释放能量的过程。物逐步地氧化分解，并释放能量的过程。 呼吸作用呼吸作用根据是否有氧的参与可以分为根据是否有

2、氧的参与可以分为有氧呼吸有氧呼吸和和无氧呼吸无氧呼吸两大类型。两大类型。（一）有氧呼吸（一）有氧呼吸 有氧呼吸有氧呼吸是指生活细胞在有氧条件下，将某是指生活细胞在有氧条件下，将某些有机物彻底地氧化分解，生成二氧化碳和水，些有机物彻底地氧化分解，生成二氧化碳和水，同时释放能量的过程。同时释放能量的过程。（二）无氧呼吸（二）无氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸是指生活细胞在无氧条件下，将是指生活细胞在无氧条件下，将某些有机物分解为不彻底的氧化产物（如酒精、某些有机物分解为不彻底的氧化产物（如酒精、乳酸等），同时释放能量的过程。乳酸等），同时释放能量的过程。 酒精发酵酒精发酵: C6H12O6 2C2H5OH

3、+2CO2 +能量能量 （G= -226 kJmol-1）酶酶乳酸发酵：乳酸发酵： C6H12O6 2CH3CHOHCOOH +能量能量 G= -197 kJmol-1 酶酶 在高等植物中称为无氧呼吸，在微生物中称在高等植物中称为无氧呼吸，在微生物中称为发酵。为发酵。高等植物通常是以有氧呼吸为主，但在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。特定的条件下，如暂时缺氧也可进行无氧呼吸。二、呼吸作用的生理意义二、呼吸作用的生理意义1. 为植物生命活动提供所需的大部分能量为植物生命活动提供所需的大部分能量呼吸氧化有机物，将其中的化学能以呼吸氧化有机物，将其中的化学能

4、以ATP形式贮存起来。形式贮存起来。当当ATP分解时，释放能量以满足各种生理过程的需要（图分解时，释放能量以满足各种生理过程的需要（图4-1）。）。呼吸放热可提高植物体温，有利种子萌发、开花、传粉、呼吸放热可提高植物体温，有利种子萌发、开花、传粉、受精等。受精等。图图4-1 呼吸作用主要功能示意图呼吸作用主要功能示意图物物质质合合 成成细细胞胞构构造造原原 生生质质细细胞胞壁壁细细胞胞 器器等等细细胞胞成成分分淀淀粉粉蛋蛋白白质质脂脂肪肪核核酸酸激激素素等等生生理理活活动动细细胞胞分分裂裂原原 生生质质运运动动离离子子吸吸收收硝硝 酸酸还还原原等等光光碳碳水水化化合合 物物呼呼吸吸作作用用中中

5、 间间产产物物ATPNAD( P) H放放热热CO2+H20光光合合作作用用2. 为其他有机物合成提供原料为其他有机物合成提供原料 呼吸产生许多中间产物，其中有些十分活跃，是进呼吸产生许多中间产物，其中有些十分活跃，是进一步合成其他有机物的物质基础。一步合成其他有机物的物质基础。3. 提高植物抗病、抗伤害的能力提高植物抗病、抗伤害的能力呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒害。害。植物受伤或受到病菌侵染时，通过旺盛的呼吸，促进伤植物受伤或受到病菌侵染时，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。口愈合，加速木质

6、化或栓质化，以减少病菌的侵染。第二节第二节 高等植物呼吸代谢的多样性高等植物呼吸代谢的多样性一、呼吸化学途径的多样性一、呼吸化学途径的多样性 主要有主要有糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径，此外，还途径，此外，还有乙醛酸循环途径和乙醇酸氧化途径等（图有乙醛酸循环途径和乙醇酸氧化途径等（图4-2）。）。图图4-2 植物体内主要呼吸代谢途径的相互联系植物体内主要呼吸代谢途径的相互联系淀淀粉粉己己糖糖磷磷酸酸丙丙糖糖磷磷酸酸蔗蔗糖糖戊戊糖糖磷磷酸酸丙丙酮酮酸酸乙乙酰酰辅辅酶酶A乙乙醇醇乳乳酸酸酒酒精精发发酵酵乳乳酸酸发发酵酵丙丙二二酰酰辅辅酶酶A甘甘油油脂脂肪肪脂脂肪肪酸酸

7、柠柠檬檬酸酸琥琥珀珀酸酸草草酰酰乙乙酸酸三三羧羧酸酸循循环环柠柠檬檬酸酸异异柠柠檬檬酸酸草草酰酰乙乙酸酸乙乙醛醛酸酸循循环环乙乙醛醛乙乙酸酸乙乙醇醇酸酸草草酸酸甲甲酸酸乙乙醇醇酸酸氧氧化化途途径径琥琥珀珀酸酸戊戊糖糖磷磷酸酸途途径径糖糖酵酵解解（一）糖酵解（一）糖酵解-三羧酸循环三羧酸循环1. 糖酵解糖酵解 糖酵解糖酵解是指己糖在无氧条件下分解成丙酮酸的过程是指己糖在无氧条件下分解成丙酮酸的过程（图（图4-3）。）。 糖酵解是糖酵解是在细胞质中在细胞质中进行的。它的化学历程包括进行的。它的化学历程包括己糖己糖的活化、己糖裂解和丙糖氧化的活化、己糖裂解和丙糖氧化3个阶段。个阶段。图图4-3 糖酵

8、解途径糖酵解途径糖酵解过程中，糖酵解过程中，1分子葡萄糖大约要经过分子葡萄糖大约要经过10个步骤逐个步骤逐步氧化最终形成步氧化最终形成2分子丙酮酸。分子丙酮酸。糖酵解总反应式是：糖酵解总反应式是： 是有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径。是有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径。 产物丙酮酸化学性质活跃，参与其它物质代谢。产物丙酮酸化学性质活跃，参与其它物质代谢。 大部分反应可逆，是糖异生的基本途径。大部分反应可逆，是糖异生的基本途径。 提供部分能量，是厌氧生物能量的主要来源。提供部分能量，是厌氧生物能量的主要来源。 糖酵解的生理意义：糖酵解的生理意义：2. 三羧酸循环三羧酸循环 糖酵解形成的丙酮酸，在有氧的条

9、件下，先氧化脱糖酵解形成的丙酮酸，在有氧的条件下，先氧化脱羧成乙酰辅酶羧成乙酰辅酶A再进入一个包括三羧酸和二羧酸的循环，再进入一个包括三羧酸和二羧酸的循环，从而逐步氧化分解，直到形成从而逐步氧化分解，直到形成CO2和水，故称这个过程和水，故称这个过程为为三羧酸循环（三羧酸循环（TCA循环）循环）（图图4-4）。这个循环是由）。这个循环是由英国生物化学家英国生物化学家Hans Krebs首先发现的，所以又称首先发现的，所以又称Krebs循环。循环。整个过程在线粒体中进行。整个过程在线粒体中进行。图图4-4 三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环总反应式是：三羧酸循环总反应式是： CHCH3 3COCOO

10、H+4NADCOCOOH+4NAD+ +FAD+ADP+Pi+2H+FAD+ADP+Pi+2H2 2O O 3CO 3CO2 2+4NADH+4H+4NADH+4H+ +FADH+FADH2 2+ATP+ATPTCA循环的要点：循环的要点：1 1、在在TCA循环中底物脱下循环中底物脱下5对氢原子，对氢原子，4对以对以NAD+为氢为氢的受体，一对以的受体，一对以FAD为氢的受体。为氢的受体。2 2、每次循环消耗每次循环消耗2分子水，生成分子水，生成1分子分子ATP，3分子分子CO2。3 3、氧虽然不直接参加反应，但只有氧才能使氧虽然不直接参加反应，但只有氧才能使 NAD+和和FAD在线粒体中再生

11、。在线粒体中再生。4 4、起始底物乙酰起始底物乙酰CoA不仅是糖代谢的中间产物，也是脂不仅是糖代谢的中间产物，也是脂肪、蛋白质和核酸及其他物质的代谢产物。肪、蛋白质和核酸及其他物质的代谢产物。（二）乙醇酸氧化途径（二）乙醇酸氧化途径 图图4-5 4-5 水稻根中乙醇酸途径水稻根中乙醇酸途径、乙醇酸氧化酶、乙醇酸氧化酶 黄素氧化酶黄素氧化酶 草酸脱羧酶草酸脱羧酶 草酸氧化酶草酸氧化酶 甲酸脱氢酶甲酸脱氢酶 过氧化氢酶过氧化氢酶 乙醇酸氧化途径是水稻根系乙醇酸氧化途径是水稻根系中的一种糖酵解途径（图中的一种糖酵解途径（图4-5）。）。水稻根呼吸产生的部分乙酰水稻根呼吸产生的部分乙酰CoA不进入不进

12、入TCA环，而是形成乙酸，环，而是形成乙酸，乙酸在一系列酶作用下依次形成乙酸在一系列酶作用下依次形成乙醇酸、乙醛酸、草酸、甲酸及乙醇酸、乙醛酸、草酸、甲酸及CO2，并不断形成，并不断形成H2O2,H2O2能氧能氧化各种还原物质是根系免遭毒害，化各种还原物质是根系免遭毒害，确保根系正常的生理功能。确保根系正常的生理功能。葡葡 萄萄 糖糖乙乙 酰酰 Co A乙乙 酸酸乙乙 醇醇 酸酸乙乙 醛醛 酸酸草草 酸酸甲甲 酸酸O2+H20H2O2CO22 CO2NAD+NADH+H+O2+H20H2O2 O +H20H2O2O2+H20H2O2H2O2O22 CO2（三）磷酸戊糖途径（三）磷酸戊糖途径 1

13、954年年Racker，1955年年Gunsalus等人发现了磷酸戊糖等人发现了磷酸戊糖途径（途径（PPP），它是葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧，并），它是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。因为此途以戊糖磷酸为重要中间产物的有氧呼吸途径。因为此途径的起始物是己糖磷酸，所以又称为己糖磷酸支路（简径的起始物是己糖磷酸，所以又称为己糖磷酸支路（简称为称为HMP途径）（图途径）（图4-6）。）。 HMP途径的酶系统和途径的酶系统和EMP途径的一样，都位于细胞质途径的一样，都位于细胞质中，但中，但EMP途径的脱氢辅酶是途径的脱氢辅酶是NAD+，而，而HMP途径的脱氢辅

14、途径的脱氢辅酶是酶是NADP+。图图4-6 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径的生理意义：磷酸戊糖途径的生理意义：产生大量产生大量NADPH为体内反应提供还原力。为体内反应提供还原力。为其它物质代谢提供原料。为其它物质代谢提供原料。Ru5P可合成核酸。可合成核酸。重组阶段的酶和产物与光合重组阶段的酶和产物与光合C3途径相同，可相互交流。途径相同，可相互交流。产生绿原酸、咖啡酸等抗病物质，可增强抗病性。产生绿原酸、咖啡酸等抗病物质，可增强抗病性。（四）乙醛酸循环（四）乙醛酸循环 油料种子萌发时能够将体内脂肪降解为乙酰油料种子萌发时能够将体内脂肪降解为乙酰CoA，再在，再在乙醛酸循环体内通过乙醛

15、酸循环生成琥珀酸、乙醛酸和苹果乙醛酸循环体内通过乙醛酸循环生成琥珀酸、乙醛酸和苹果酸。乙醛酸和苹果酸经苹果酸脱氢酶催化，重新生成草酰乙酸。乙醛酸和苹果酸经苹果酸脱氢酶催化，重新生成草酰乙酸，于是构成一个循环，故称为酸，于是构成一个循环，故称为乙醛酸循环乙醛酸循环。（一）呼吸链概念及其组成（一）呼吸链概念及其组成 呼吸链又称为电子传递链呼吸链又称为电子传递链，呼吸作用的中间产物氧化，呼吸作用的中间产物氧化脱下的氢（电子和质子），沿着一系列呼吸传递体传给氧脱下的氢（电子和质子），沿着一系列呼吸传递体传给氧而生成水，这一系列传递体称而生成水，这一系列传递体称呼吸链呼吸链。二、呼吸链电子传递系统的多样

16、性二、呼吸链电子传递系统的多样性u电子传递体包括细胞色素体系和某些黄素蛋白、铁硫蛋白，它电子传递体包括细胞色素体系和某些黄素蛋白、铁硫蛋白，它们只传递电子；们只传递电子；u质子传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有质子传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有NADNAD+ +、FMNFMN、FADFAD、泛醌（泛醌（UQ或或Q）等，它们既传递质子又传递电子。）等，它们既传递质子又传递电子。u除了除了UQ和细胞色素和细胞色素c（Cytc）外，组成呼吸链的有）外，组成呼吸链的有4种酶复合体，种酶复合体，另外还有一种另外还有一种ATP合酶复合体，它们嵌在线粒体内膜上。合酶复合体，它们嵌在线粒体内膜上。

17、呼吸链的传递体分为两大类：呼吸链的传递体分为两大类：电子传递体和质子传递体电子传递体和质子传递体。复合体复合体：含有含有NADH脱氢酶，脱氢酶，FMN,4个个Fe-S蛋白蛋白 复合体复合体：琥珀酸脱氢酶（琥珀酸脱氢酶（FAD, Fe-S蛋白蛋白)复合体复合体：含有含有2个个Cytb(b560和和b565)，Cytc 和和Fe-S。 复合体复合体：含有细胞色素氧化酶复合物，含有细胞色素氧化酶复合物， Cyta,Cyta3。把。把Cytc的的电子传给电子传给O2，形成水。，形成水。复合体复合体：又称又称 ATP合成酶或称合成酶或称H+- ATP酶复合体酶复合体（二）生物氧化（二）生物氧化 细胞将有

18、机物（糖、脂、蛋白质等）氧化分解，最终生细胞将有机物（糖、脂、蛋白质等）氧化分解，最终生成成CO2、H2O和放出能量的过程，称为和放出能量的过程，称为生物氧化生物氧化。生物氧化过。生物氧化过程中释放的能量，一部分转化成热能而散失，其余则与生物程中释放的能量，一部分转化成热能而散失，其余则与生物氧化相伴随而发生磷酸化作用，促使氧化相伴随而发生磷酸化作用，促使ADP转化成转化成ATP，称为，称为氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用。 生物氧化合成生物氧化合成ATP的方式有两种：的方式有两种：底物水平磷酸化和氧化底物水平磷酸化和氧化磷酸化。磷酸化。1. 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 底物水平磷酸化底物水平磷

19、酸化是指底物脱氢是指底物脱氢(或脱水）或脱水）,其分子内部其分子内部所含的能量重新分布，即可生成某些高能中间代谢物，再所含的能量重新分布，即可生成某些高能中间代谢物，再通过酶促磷酸基团转移反应直接偶联通过酶促磷酸基团转移反应直接偶联ATP的生成。的生成。 氧化磷酸化是指电子从氧化磷酸化是指电子从NADH或或FADH2经电子传递链经电子传递链传递给分子氧生成水，并偶联传递给分子氧生成水，并偶联ADP和和Pi生成生成ATP的过程。的过程。2.氧化磷酸化氧化磷酸化（三）抗氰呼吸（三）抗氰呼吸1. 抗氰呼吸的概念抗氰呼吸的概念 在氰化物存在下，某些植物呼吸不受抑制，这种呼在氰化物存在下，某些植物呼吸不

20、受抑制，这种呼吸途径称为吸途径称为抗氰呼吸抗氰呼吸。抗氰呼吸可以在某些条件下与电子。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，传递主路交替运行，因此，抗氰呼吸又称交替途径抗氰呼吸又称交替途径。2. 植物抗氰呼吸的生理意义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。增加乙烯生成，促进果实成熟，促进衰老。代谢的协同调控。代谢的协同调控。增强抗逆性。增强抗逆性。（四）呼吸链电子传递的多条途径（四）呼吸链电子传递的多条途径 高等植物电子传递途径有多条路线。现已知至少有高等植物电子传递途径有多条路线。现已知至

21、少有5条，它们各自具有不同的性质。条，它们各自具有不同的性质。电子传递主路：电子传递主路：电子传递主路即细胞色素系统途径。电子传递主路即细胞色素系统途径。 P/O比比=3。交替途径（抗氰呼吸链）：交替途径（抗氰呼吸链）：对氰化物不敏感，在氰化物存对氰化物不敏感，在氰化物存在时，仍能进行呼吸。在时，仍能进行呼吸。P/O比比=1。电子传递支路电子传递支路：脱氢酶辅基是一种黄素蛋白（脱氢酶辅基是一种黄素蛋白（FP2）。）。P/O比比2。电子传递支路电子传递支路：脱氢酶辅基是另一种黄素蛋白（脱氢酶辅基是另一种黄素蛋白（FP3），），其其P/O比比=2。电子传递支路电子传递支路：脱氢酶辅基是另一种黄素蛋

22、白（脱氢酶辅基是另一种黄素蛋白（FP4），），其其P/O比比=1。三、末端氧化酶系统的多样性三、末端氧化酶系统的多样性 位于电子传递途径的末端，能把电子直接传递给分位于电子传递途径的末端，能把电子直接传递给分子氧的氧化酶称为子氧的氧化酶称为末端氧化酶末端氧化酶。（一）线粒体内末端氧化酶（一）线粒体内末端氧化酶1. 细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 这是植物体内最主要的末端氧化酶，其作用是将这是植物体内最主要的末端氧化酶，其作用是将Cyta3中的电子交给中的电子交给O2生成水。它与氧的亲和力高，易受生成水。它与氧的亲和力高，易受CN-、CO、N3-的抑制。的抑制。2. 交替氧化酶交替氧化酶 交替氧化

23、酶又称抗氰氧化酶交替氧化酶又称抗氰氧化酶，它将，它将UQH2的电子交给的电子交给O2生成生成H2O。它与氧的亲和力高，不受。它与氧的亲和力高，不受CN-、CO、N3-的的抑制。抑制。（二）线粒体外末端氧化酶（二）线粒体外末端氧化酶1. 酚氧化酶酚氧化酶 酚氧化酶分为单酚氧化酶和多酚氧化酶酚氧化酶分为单酚氧化酶和多酚氧化酶，它是一种，它是一种含铜的氧化酶，存在于质体、微体中。它催化分子氧对多含铜的氧化酶，存在于质体、微体中。它催化分子氧对多种酚类的氧化，生成棕褐色的醌。醌能杀害多种微生物，种酚类的氧化，生成棕褐色的醌。醌能杀害多种微生物，防止伤口感染，提高抗病力。防止伤口感染，提高抗病力。2.

24、抗坏血酸氧化酶抗坏血酸氧化酶 抗坏血酸氧化酶催化分子氧将抗坏血酸氧化生成脱抗坏血酸氧化酶催化分子氧将抗坏血酸氧化生成脱氢抗坏血酸。它是一种含铜的氧化酶，存在于细胞质中氢抗坏血酸。它是一种含铜的氧化酶，存在于细胞质中或与细胞壁结合。它可通过谷胱甘肽而与某些脱氢酶相或与细胞壁结合。它可通过谷胱甘肽而与某些脱氢酶相偶联，扩大末端氧化酶的作用（图偶联，扩大末端氧化酶的作用（图4-12、13）。）。3. 乙醇酸氧化酶乙醇酸氧化酶 乙醇酸氧化酶催化乙醇酸氧化为乙醛酸并产生乙醇酸氧化酶催化乙醇酸氧化为乙醛酸并产生H2O2。它催化反应可与某些底物的氧化相偶联，如植物的光呼吸就它催化反应可与某些底物的氧化相偶联

25、，如植物的光呼吸就是由乙醛酸还原酶、乙醇酸氧化酶和过氧化氢酶所组成的氧是由乙醛酸还原酶、乙醇酸氧化酶和过氧化氢酶所组成的氧化还原酶体系完成的。化还原酶体系完成的。 植物呼吸代谢的多样性，是植物长期进化过程中不断植物呼吸代谢的多样性，是植物长期进化过程中不断适应环境的表现。在不同的环境条件和发育状况下植物适应环境的表现。在不同的环境条件和发育状况下植物呼吸代谢的多条途径和类型也会由于内外因素的影响而呼吸代谢的多条途径和类型也会由于内外因素的影响而发生改变。发生改变。第三节第三节 呼吸代谢的调节呼吸代谢的调节一、巴斯德效应和糖酵解的调节一、巴斯德效应和糖酵解的调节 法国生物学家巴斯德法国生物学家巴

26、斯德Pasteur（1860）在酵母发酵时发）在酵母发酵时发现，低氧浓度有利于发酵，高氧浓度抑制发酵。如果氧浓现，低氧浓度有利于发酵，高氧浓度抑制发酵。如果氧浓度逐渐升高，发酵产物积累则逐渐减少，说明糖酵解速率度逐渐升高，发酵产物积累则逐渐减少，说明糖酵解速率下降。下降。这种氧抑制乙醇发酵的现象，称为这种氧抑制乙醇发酵的现象，称为“巴斯德效应巴斯德效应”。关于巴斯德效应产生的原因：关于巴斯德效应产生的原因： 氧对细胞内氧对细胞内ATP/ADP的调节效应。的调节效应。 糖酵解途径中有两个调节酶，即糖酵解途径中有两个调节酶，即果糖果糖-6-磷酸激酶和丙酮酸磷酸激酶和丙酮酸激酶，这两个调节酶来调节糖

27、酵解的速度（图激酶，这两个调节酶来调节糖酵解的速度（图4-15）。所谓）。所谓的调节酶就是指其活性的大小能受一种小分子调节的酶。的调节酶就是指其活性的大小能受一种小分子调节的酶。二、二、TCA循环的调节循环的调节 TCA循环的调节是多方面的。调节循环的调节是多方面的。调节TCA循环主要有循环主要有3个部位：个部位：柠檬酸合成酶催化反应的部位、异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合成酶催化反应的部位、异柠檬酸脱氢酶催化反应的部位和催化反应的部位和a-酮戊二酸脱氢酶催化反应酮戊二酸脱氢酶催化反应部位（图部位（图4-16）。）。图图4-16 三羧酸循环中的调节部位和效应物的图解三羧酸循环中的调节部位和效应物的图解琥

28、琥珀珀酸酸 -酮酮戊戊二二酸酸 柠柠檬檬酸酸 异异柠柠檬檬酸酸苹苹果果酸酸丙丙酮酮酸酸乙乙酰酰C oA琥琥珀珀酰酰C oA草草酰酰乙乙酸酸N A D H 乙乙酰酰C oAN A D HA M P琥琥珀珀酰酰C oAN A D HA T P草草酰酰乙乙酸酸C oAN A D HA T P 琥琥珀珀酰酰C oA三、三、PPP的调节的调节 PPP主要受主要受NADPH/NADP+比值的调节。比值高时，抑比值的调节。比值高时，抑制制6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性，使磷酸葡萄糖脱氢酶活性，使6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为6-磷酸磷酸葡萄糖酸的速率下降；也抑制葡萄糖酸的速率下降；也抑制6-磷酸葡萄糖酸脱氢

29、酶活性，磷酸葡萄糖酸脱氢酶活性，使使6-磷酸葡萄糖酸转变为磷酸葡萄糖酸转变为5-磷酸核酮糖的速率下降。磷酸核酮糖的速率下降。第四节第四节 呼吸作用的度量指标及其影响因素呼吸作用的度量指标及其影响因素一、呼吸作用度量指标一、呼吸作用度量指标（一）呼吸速率（一）呼吸速率 单位时间单位重量的植物组织进行呼吸所释放单位时间单位重量的植物组织进行呼吸所释放CO2或吸收或吸收O2的数量（又称呼吸强度）。的数量（又称呼吸强度）。 单位依具体情况而定，如吸收氧气：单位依具体情况而定，如吸收氧气：O2微升微升/克鲜重克鲜重(干重干重)/h。（二）呼吸商（二）呼吸商 植物组织在一定时间内，放出二氧化碳的量与吸收植

30、物组织在一定时间内，放出二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值叫做氧气的量的比值叫做呼吸商（呼吸商（RQ），又称呼吸系数），又称呼吸系数。RQ=放出的放出的CO2量量/ 吸收的吸收的O2量量呼吸底物种类不同，呼吸商也不同。呼吸底物种类不同，呼吸商也不同。 以葡萄糖作为呼吸底物，且完全氧化时，呼吸商是以葡萄糖作为呼吸底物，且完全氧化时，呼吸商是1。 以脂肪或蛋白质为呼吸底物，氧化过程中脱下的氢相对较多以脂肪或蛋白质为呼吸底物，氧化过程中脱下的氢相对较多(H/O比大比大)，形成，形成H2O时消耗的时消耗的O2多，呼吸商小于多，呼吸商小于1，如以棕榈，如以棕榈酸作为呼吸底物，呼吸商为酸作为呼吸底物，呼吸商

31、为0.7。 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如柠檬酸的呼吸商为1.33。二、内部因素对呼吸速率的影响二、内部因素对呼吸速率的影响不同的植物种类具有不同的呼吸速率（表不同的植物种类具有不同的呼吸速率（表4-1）。一般）。一般而言，凡是生长快的植物呼吸速率就快，生长慢的植物而言，凡是生长快的植物呼吸速率就快，生长慢的植物呼吸速率就慢。呼吸速率就慢。表表4-1 不同种类植物的呼吸速率（以鲜重计算）不同种类植物的呼吸速率（以鲜重计算） 植物种类植物种类 呼吸速率呼吸速率 （LgLg-1-1hh-1-1） 仙人

32、鞭仙人鞭 3.003.00 蚕豆蚕豆 96.6096.60 小麦小麦 251.00251.00 细菌细菌 10 000.0010 000.00 同一植物的不同器官或组织具有不同的呼吸速率同一植物的不同器官或组织具有不同的呼吸速率（表（表4-2）。）。表表4-2 不同种类植物器官的呼吸速率不同种类植物器官的呼吸速率 植物植物 器官器官 呼吸速率呼吸速率 （LgLg-1-1hh-1-1） 胡萝卜胡萝卜 根根 2525 叶叶 440440 苹果苹果 果肉果肉 3030 果皮果皮 9595 大麦大麦 种子种子( (浸泡浸泡15h) 15h) 胚胚 715715 胚乳胚乳 76 76 同一器官的不同生长

33、过程呼吸亦有极大变化。同一器官的不同生长过程呼吸亦有极大变化。三、外界条件对呼吸速率的影响三、外界条件对呼吸速率的影响（一）温度（一）温度 温度对呼吸作用的影响主要在于温度对呼吸酶活性温度对呼吸作用的影响主要在于温度对呼吸酶活性的影响。在一定范围内，呼吸速率随温度的增高而增高，的影响。在一定范围内，呼吸速率随温度的增高而增高，达到最高值后，继续增高温度，呼吸速率反而下降（图达到最高值后，继续增高温度，呼吸速率反而下降（图4-17）。）。 图图4-17 温度对豌豆幼苗呼吸速率的影响温度对豌豆幼苗呼吸速率的影响 （预先在（预先在25培养培养4d的豌豆幼苗相对呼吸速率为的豌豆幼苗相对呼吸速率为10，

34、再放到不，再放到不同温度下，同温度下，3h后测定呼吸速率的变化）后测定呼吸速率的变化）012345687905101520454035203025010相相对对呼呼吸吸速速率率 由于呼吸作用的最适温度总是比光合作用的最适温度由于呼吸作用的最适温度总是比光合作用的最适温度高，因此，当温度过高和光线不足时，呼吸作用强，光合高，因此，当温度过高和光线不足时，呼吸作用强，光合作用弱，就会影响植物生长。作用弱，就会影响植物生长。 温度每增高温度每增高10，呼吸速率增长的倍数称为温度系数，呼吸速率增长的倍数称为温度系数（Q10）。它表示呼吸作用增长速度的。在）。它表示呼吸作用增长速度的。在035生理温生理

35、温度范围内，植物呼吸作用的温度系数为度范围内，植物呼吸作用的温度系数为22.5。（二）氧气（二）氧气 氧是进行有氧呼吸的必要条件，当氧浓度下降到氧是进行有氧呼吸的必要条件，当氧浓度下降到20%以下时，植物呼吸速率便开始下降；氧浓度低于以下时，植物呼吸速率便开始下降；氧浓度低于10%时，无氧呼吸出现并逐步增强，有氧呼吸迅速下降时，无氧呼吸出现并逐步增强，有氧呼吸迅速下降（图（图4-18）。）。图图4-18 4-18 苹果在不同氧分压下的气体交换苹果在不同氧分压下的气体交换（三）二氧化碳（三）二氧化碳 二氧化碳是呼吸作用的最终产物，当外界环境中二氧二氧化碳是呼吸作用的最终产物，当外界环境中二氧化碳

36、浓度增高时，脱羧反应减慢，呼吸作用受到抑制。实化碳浓度增高时，脱羧反应减慢，呼吸作用受到抑制。实验证明，二氧化碳浓度高于验证明，二氧化碳浓度高于10%时，有明显抑制呼吸作用时，有明显抑制呼吸作用的效应。的效应。（四）水分（四）水分 植物组织的含水量与呼吸作用有密切的关系。在植物组织的含水量与呼吸作用有密切的关系。在一定范围内，呼吸速率随组织含水量的增加而升高。干一定范围内，呼吸速率随组织含水量的增加而升高。干燥种子的呼吸作用很微弱燥种子的呼吸作用很微弱,当种子吸水后，呼吸速率迅速当种子吸水后，呼吸速率迅速增加。因此，种子含水量是制约种子呼吸作用强弱的重增加。因此，种子含水量是制约种子呼吸作用强

37、弱的重要因素。要因素。 （五）机械损伤（五）机械损伤 机械损伤会显著加快植物组织的呼吸速率。目前认机械损伤会显著加快植物组织的呼吸速率。目前认为，组织受伤后呼吸速率升高的原因可能有三个：为，组织受伤后呼吸速率升高的原因可能有三个：破坏了细胞中酚氧化酶与其底物在结构上间隔，促破坏了细胞中酚氧化酶与其底物在结构上间隔，促使酚类化合物迅速地被氧化。使酚类化合物迅速地被氧化。细胞破坏后，底物与呼吸酶接近，于是正常的糖酵细胞破坏后，底物与呼吸酶接近，于是正常的糖酵解和氧化分解代谢加强。解和氧化分解代谢加强。机械损伤使某些细胞转变为分生组织，呼吸速度升高，机械损伤使某些细胞转变为分生组织，呼吸速度升高，称

38、为伤呼吸。通过细胞分裂促进伤区形成愈伤组织。称为伤呼吸。通过细胞分裂促进伤区形成愈伤组织。第五节第五节 植物呼吸作用与农业生产的关系植物呼吸作用与农业生产的关系一、呼吸效率的概念一、呼吸效率的概念 呼吸效率呼吸效率是指每消耗是指每消耗1g葡萄糖可合成生物大分子物葡萄糖可合成生物大分子物质的克数。质的克数。 根据植物的生长状况来分，植物的呼吸可分为根据植物的生长状况来分，植物的呼吸可分为生长呼吸生长呼吸和维持呼吸和维持呼吸两大类。两大类。 生长呼吸生长呼吸是指植物用于生物大分子的合成、离子吸收、是指植物用于生物大分子的合成、离子吸收、细胞分裂和生长等；细胞分裂和生长等； 维持呼吸维持呼吸是指用于

39、维持细胞的活性。是指用于维持细胞的活性。二、呼吸作用与作物栽培二、呼吸作用与作物栽培 在农业生产上的许多栽培管理措施都是直接或间接地在农业生产上的许多栽培管理措施都是直接或间接地保证作物呼吸作用的正常进行。保证作物呼吸作用的正常进行。例如例如水稻浸种催芽时，用温水稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻堆，目的是控制温度和通气，保证呼吸的顺水淋种和时常翻堆，目的是控制温度和通气，保证呼吸的顺利进行。利进行。三、呼吸作用与粮食贮藏三、呼吸作用与粮食贮藏 干燥种子的呼吸作用与粮食贮藏有密切关系。含水量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。很低的风干种子呼吸速率微弱。（二

40、）呼吸作用与果蔬贮藏（二）呼吸作用与果蔬贮藏 当果实成熟到一定时期，其呼吸速率突然增高，然后当果实成熟到一定时期，其呼吸速率突然增高，然后又迅速下降的现象称之为又迅速下降的现象称之为呼吸跃变现象呼吸跃变现象。按成熟过程中是否出现呼吸跃变现象可将果实分两类：按成熟过程中是否出现呼吸跃变现象可将果实分两类：一类是一类是呼吸跃变型，呼吸跃变型，如苹果、梨、香蕉、番茄等；如苹果、梨、香蕉、番茄等；另一类是另一类是非呼吸跃变型，非呼吸跃变型，如柑橘、葡萄如柑橘、葡萄 、菠萝等（图、菠萝等（图4-20）。）。 4-201 1、高等植物呼吸作用有哪两种类型高等植物呼吸作用有哪两种类型?其生理意义是什么？其生理意义是什么？2、为什么说长时间的无氧呼吸会使陆生植物受伤，甚至死亡？、为什么说长时间的无氧呼吸会使陆生植物受伤，甚至死亡？3、EMP途径产生的丙酮酸可能进入那些反应途径？途径产生的丙酮酸可能进入那些反应途径？4、确定呼吸作用的最适温度是应注意什么、确定呼吸作用的最适温度是应注意什么?为什么？为什么？5、呼吸作用与谷物种子储藏的关系如何？、呼吸作用与谷物种子储藏的关系如何？6、如何协调温度、湿度及气体间的关系，做好果蔬的贮藏？、如何协调温度、湿度及气体间的关系，做好果蔬的贮藏？作业作业