第4章植物的呼吸作用教學(xué)要求和思考題

1、第四章植物的呼吸作用一、教學(xué)基本要求和學(xué)習(xí)任務(wù)（一）掌握呼吸作用的概念及其生理意義；（二） 掌握呼吸鏈的概念、組成、 呼吸鏈電子傳遞多條途徑和末端氧化系統(tǒng)的多樣性；（難點）（三）熟悉呼吸作用的生理指標(biāo)及其影響因素；（四）熟悉種子、果實、塊根等器官的呼吸特點和這些器官貯藏保鮮的關(guān)系；（重點）二、復(fù)習(xí)思考題（一 ） 名詞解釋1. 呼吸作用（respiration）2. 呼吸速率（respiratory rate）3. 呼吸商（respiratory quotient ， RQ）4氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）5. 抗氰呼吸（cyanide resistant re

2、spiration）6. 呼吸鏈 （respiratory chain）7. 末端氧化酶（terminal oxidase）8. 呼吸躍變（respiratory climacteric）（二） 問答題1 為什么說長時間的無氧呼吸會使陸生植物受傷，甚至死亡？2植物呼吸代謝的多條途徑表現(xiàn)在哪些方面？呼吸代謝的多條途徑有何生物學(xué)意義?3植物抗氰呼吸的分布及其生理學(xué)意義。4呼吸作用與谷物貯藏的關(guān)系如何？5舉例（2 至 3 例）說明呼吸作用知識在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。思考題參考答案（一 ） 名詞解釋1. 呼吸作用：是指生活細(xì)胞內(nèi)的有機物質(zhì)在一系列酶的參與下，逐步氧化分解，同時釋放能量的過程。包括有氧呼吸和

3、無氧呼吸兩大類型。2. 呼吸速率：是單位時間內(nèi)，單位重量（干重、鮮重）的植物組織所釋放出的CO2量或所吸收。2的量或有機物的消耗量。3. 呼吸商：亦稱呼吸系數(shù)是指植物組織在一定時間內(nèi)放出CO2與吸收O2的數(shù)量（體積或摩爾數(shù)）之比。4. 氧化磷酸化：是指呼吸鏈上的氧化過程伴隨著ADP 被磷酸化,形成ATP 的作用。5. 抗氰呼吸：某些植物組織對氰化物不敏感，即在有氰化物存在的條件下仍有一定的呼吸作用。這是因為呼吸鏈交替途徑存在的交替氯化酶對氰化物不敏感所致，稱這種呼吸為抗氰呼吸。6. 呼吸鏈：是指按一定方式排列在線粒體內(nèi)膜上的能夠進(jìn)行氧化還原的許多傳遞體組成的 傳遞氫和傳遞電子的途徑。7. 末端

4、氧化酶：是指處于生物氧化作用一系列反應(yīng)的最末端，將底物脫下的氫或電子傳遞給分子氧，并形成H2O 或H2O2 的氧化酶。8. 呼吸躍變：在某些果實成熟過程中，呼吸速率突然升高，然后又迅速下降直至很低水平。然后果實進(jìn)入完熟的現(xiàn)象，稱為呼吸躍變。(二 ) 問答題1 答：盡管植物耐無氧呼吸的能力較強，但是長時間的無氧呼吸會使植物受到傷害死亡。因為：(1) 無氧呼吸能量效率低，長時間無氧呼吸會導(dǎo)致貯藏養(yǎng)分的大量消耗；(2) 積累有毒代謝產(chǎn)物(如酒精)，對植物造成直接傷害；(3) 導(dǎo)致植物體溫度升高，引發(fā)其它次生傷害，如酶鈍化變性，病原微生物侵染等。2答：高等植物呼吸代謝有多條路線，即多樣性，主要表現(xiàn)在(

5、1) 呼吸代謝途徑的多樣性：包括有氧呼吸和無氧呼吸。有氧呼吸則包括糖酵解 三羧酸循環(huán)和磷酸戊糖途徑，無氧呼吸包括乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵和乙醛酸循環(huán)。(2) 呼吸鏈電子傳遞系統(tǒng)的多樣性：包括細(xì)胞色素呼吸鏈和抗氰呼吸鏈，前者為主路，后者是指在氰化物存在條件下，輔酶Q 的電子不傳遞給細(xì)胞色素系統(tǒng)，而是傳遞給另一個受體一抗氧氧化酶(X),再由X直接傳遞給。2,其P/O 比等于 1 。 (3) 末端氧化酶系統(tǒng)的多樣性：線粒體內(nèi)的末端氧化酶系統(tǒng)包括細(xì)胞色素氧化酶和抗氰氧化酶，而線粒體外細(xì)胞質(zhì)中存在多酚氧化酶，抗壞血酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等。不同的植物、器官、組織，不同的條件或生育期，植物體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解可通

6、過不同的途徑進(jìn)行。呼吸代謝的多樣性是在長期進(jìn)化過程中，植物形成的對多變環(huán)境的一種適應(yīng)性，具有重要的生物學(xué)意義，使植物在不良的環(huán)境中，仍能進(jìn)行呼吸作用，維持生命活動。例如，氰化物能抑制生物正常呼吸代謝，使大多數(shù)生物死亡，而某些植物具有抗氰呼吸途徑，能在含有氰化物的環(huán)境下生存。3答：在氰化物存在的條件下仍然能夠進(jìn)行的呼吸作用，稱為抗氰呼吸，也就是植物對氰化物不敏感的那一部分呼吸作用。抗氰呼吸廣泛的存在于高等植物和微生物中，如天南星科、睡蓮科、白星海芋科的花器官與花粉，玉米、水稻、棉花、豌豆、綠豆的種子、馬鈴薯塊莖、胡蘿卜塊根、甘薯塊根等，此外在黑粉菌的孢子團、紅酵母、華樹的菌根等微生物中也發(fā)現(xiàn)有抗

7、氰呼吸。抗氰呼吸的生理意義有：( 1)放熱效應(yīng)。抗氰呼吸是一個放熱呼吸，其產(chǎn)生的大量熱量對產(chǎn)熱植物早春開花有保護(hù)作用，也有利于種子的萌發(fā)。（ 2）促進(jìn)果實成熟。在某些果實成熟的過程中出現(xiàn)的呼吸躍變現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為抗氰呼吸速率增強。（ 3）增強抗病力。如抗黑斑病菌的甘薯品種塊根組織的抗氰呼吸速率明顯高于感病品種。（ 4）代謝協(xié)同調(diào)控。有人提出能量“溢流假說”，即在底物和還原力（NADH ）豐富和過剩時，使細(xì)胞色素途徑呈飽和狀態(tài)，抗氰呼吸非常活躍，可分流電子，將多余的底物和還原力消耗掉。4答： 糧食貯藏中首要的問題是控制種子的含水量不得超過安全含水量，一般淀粉種子含水量在11%12%,油料種子的含

8、水量在 8%9%時才能安全貯藏，此時種子里所含水都是 束縛水。同時還要經(jīng)常通風(fēng)換氣，適當(dāng)提高 CO2濃度，降低O2濃度或?qū)⒓Z食中空氣抽出， 充入 N 2，抑制其呼吸作用達(dá)到安全貯藏的目的。此外，霉?fàn)€、病變的種子對谷物貯藏也非常不利，應(yīng)盡量減少其混入。5答：（1） 干燥種子的呼吸作用在糧油種子貯藏中的應(yīng)用。糧食貯藏中首要的問題是控制種子的含水量不得超過安全含水量，一般油料種子的含水量在8%9%,淀粉種子含水量在11%12%時才能安全貯藏， 此時種子里所含水都是束縛水。 此外，還要經(jīng)常通風(fēng)換氣， 適當(dāng)提高CO2濃度，降低O2濃度或?qū)⒓Z食中空氣抽出，充入 N2,抑制其呼吸作用達(dá)到 安全貯藏的目的。（2） 種子萌發(fā)和育苗中的應(yīng)用。種子吸水膨脹后，呼吸作用增強，播種后必須保證水分的充足供應(yīng)并有相應(yīng)適宜的溫度和空氣，保證有氧呼吸，抑制無氧呼吸。如果播種后長期淹水造成缺氧，對幼苗器官的形成和轉(zhuǎn)化不利，特別是根的生長和分化受到明顯抑制，中生植物則首先要中耕松土來保證根部的有氧呼吸，抑制無氧呼吸。（3） 果實的呼吸作用與貯藏。呼吸躍變型果實在呼吸躍變期后果實品質(zhì)下降失去食用價值，因