文档介绍：第四章
植物的呼吸作用
Respiration of Plants
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
呼吸代谢的调节
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
能量是植物体进行生命活动的基础,植物通过呼吸作用将其体内复杂的有机物分解为简单的无机物,同时把贮藏在有机物中的能量释放出来,为植物的生命活动提供所需要的能量。
第一节植物呼吸作用的概念、类型及生理意义 Concepts,Types and Physiological Roles of Plant Respiration
一、呼吸作用的概念及类型(Concepts and Types of Respiration)
呼吸作用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。被氧化分解的有机物主要是碳水化合物,称为呼吸底物。呼吸作用根据是否有氧的参与可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。
(一)有氧呼吸
有氧呼吸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,同时释放能量的过程。
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量
(二)无氧呼吸
无氧呼吸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、乳酸等),同时释放能量的过程。其特点是不需要氧气和底物氧化不彻底,因而释放能量较少。
酒精发酵:
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 +能量(△G°′= -226 kJ·mol-1)
酶
乳酸发酵:
C6H12O6 2CH3CHOHCOOH +能量△G°′= -197 kJ·mol-1
酶
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。
二、呼吸作用的生理意义(Physiological Roles of Respiration)
呼吸氧化有机物,将其中的化学能以ATP形式贮存起来。当ATP分解时,释放能量以满足各种生理过程的需要(图4-1)。
图4-1 呼吸作用主要功能示意图
呼吸放热可提高植物体温,有利种子萌发、开花、传粉、受精等。
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。
、抗伤害的能力
呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素,以消除其毒害。
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。
第二节高等植物呼吸代谢的多样性
Diversity of Respiratory Metabolism
一、呼吸化学途径的多样性(Diversity of Respiratory Chemical Pathways)
高等植物体内存在着多条呼吸代谢的生化途径,这是植物在长期进化过程中所形成的对多变环境的一种适应性。主要有糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径,此外,还有乙醛酸循环途径和乙醇酸氧化途径等(图4-2)。
图4-2 植物体内主要呼吸代谢途径的相互联系