第4章植物的呼吸作用教学要求和思考题

1、第四章植物的呼吸作用一、教学基本要求和学习任务（一）掌握呼吸作用的概念及其生理意义；（二） 掌握呼吸链的概念、组成、 呼吸链电子传递多条途径和末端氧化系统的多样性；（难点）（三）熟悉呼吸作用的生理指标及其影响因素；（四）熟悉种子、果实、块根等器官的呼吸特点和这些器官贮藏保鲜的关系；（重点）二、复习思考题（一 ） 名词解释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. 呼吸链 （respiratory chain）7. 末端氧化酶（terminal oxidase）8. 呼吸跃变（respiratory climacteric）（二） 问答题1 为什么说长时间的无氧呼吸会使陆生植物受伤，甚至死亡？2植物呼吸代谢的多条途径表现在哪些方面？呼吸代谢的多条途径有何生物学意义?3植物抗氰呼吸的分布及其生理学意义。4呼吸作用与谷物贮藏的关系如何？5举例（2 至 3 例）说明呼吸作用知识在生产实践中的应用。思考题参考答案（一 ） 名词解释1. 呼吸作用：是指生活细胞内的有机物质在一系列酶的参与下，逐步氧化分解，同时释放能量的过程。包括有氧呼吸和

3、无氧呼吸两大类型。2. 呼吸速率：是单位时间内，单位重量（干重、鲜重）的植物组织所释放出的CO2量或所吸收。2的量或有机物的消耗量。3. 呼吸商：亦称呼吸系数是指植物组织在一定时间内放出CO2与吸收O2的数量（体积或摩尔数）之比。4. 氧化磷酸化：是指呼吸链上的氧化过程伴随着ADP 被磷酸化,形成ATP 的作用。5. 抗氰呼吸：某些植物组织对氰化物不敏感，即在有氰化物存在的条件下仍有一定的呼吸作用。这是因为呼吸链交替途径存在的交替氯化酶对氰化物不敏感所致，称这种呼吸为抗氰呼吸。6. 呼吸链：是指按一定方式排列在线粒体内膜上的能够进行氧化还原的许多传递体组成的 传递氢和传递电子的途径。7. 末端

4、氧化酶：是指处于生物氧化作用一系列反应的最末端，将底物脱下的氢或电子传递给分子氧，并形成H2O 或H2O2 的氧化酶。8. 呼吸跃变：在某些果实成熟过程中，呼吸速率突然升高，然后又迅速下降直至很低水平。然后果实进入完熟的现象，称为呼吸跃变。(二 ) 问答题1 答：尽管植物耐无氧呼吸的能力较强，但是长时间的无氧呼吸会使植物受到伤害死亡。因为：(1) 无氧呼吸能量效率低，长时间无氧呼吸会导致贮藏养分的大量消耗；(2) 积累有毒代谢产物(如酒精)，对植物造成直接伤害；(3) 导致植物体温度升高，引发其它次生伤害，如酶钝化变性，病原微生物侵染等。2答：高等植物呼吸代谢有多条路线，即多样性，主要表现在(

5、1) 呼吸代谢途径的多样性：包括有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸则包括糖酵解 三羧酸循环和磷酸戊糖途径，无氧呼吸包括乙醇发酵、乳酸发酵和乙醛酸循环。(2) 呼吸链电子传递系统的多样性：包括细胞色素呼吸链和抗氰呼吸链，前者为主路，后者是指在氰化物存在条件下，辅酶Q 的电子不传递给细胞色素系统，而是传递给另一个受体一抗氧氧化酶(X),再由X直接传递给。2,其P/O 比等于 1 。 (3) 末端氧化酶系统的多样性：线粒体内的末端氧化酶系统包括细胞色素氧化酶和抗氰氧化酶，而线粒体外细胞质中存在多酚氧化酶，抗坏血酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等。不同的植物、器官、组织，不同的条件或生育期，植物体内物质的氧化分解可通

6、过不同的途径进行。呼吸代谢的多样性是在长期进化过程中，植物形成的对多变环境的一种适应性，具有重要的生物学意义，使植物在不良的环境中，仍能进行呼吸作用，维持生命活动。例如，氰化物能抑制生物正常呼吸代谢，使大多数生物死亡，而某些植物具有抗氰呼吸途径，能在含有氰化物的环境下生存。3答：在氰化物存在的条件下仍然能够进行的呼吸作用，称为抗氰呼吸，也就是植物对氰化物不敏感的那一部分呼吸作用。抗氰呼吸广泛的存在于高等植物和微生物中，如天南星科、睡莲科、白星海芋科的花器官与花粉，玉米、水稻、棉花、豌豆、绿豆的种子、马铃薯块茎、胡萝卜块根、甘薯块根等，此外在黑粉菌的孢子团、红酵母、华树的菌根等微生物中也发现有抗

7、氰呼吸。抗氰呼吸的生理意义有：( 1)放热效应。抗氰呼吸是一个放热呼吸，其产生的大量热量对产热植物早春开花有保护作用，也有利于种子的萌发。（ 2）促进果实成熟。在某些果实成熟的过程中出现的呼吸跃变现象，主要表现为抗氰呼吸速率增强。（ 3）增强抗病力。如抗黑斑病菌的甘薯品种块根组织的抗氰呼吸速率明显高于感病品种。（ 4）代谢协同调控。有人提出能量“溢流假说”，即在底物和还原力（NADH ）丰富和过剩时，使细胞色素途径呈饱和状态，抗氰呼吸非常活跃，可分流电子，将多余的底物和还原力消耗掉。4答： 粮食贮藏中首要的问题是控制种子的含水量不得超过安全含水量，一般淀粉种子含水量在11%12%,油料种子的含

8、水量在 8%9%时才能安全贮藏，此时种子里所含水都是 束缚水。同时还要经常通风换气，适当提高 CO2浓度，降低O2浓度或将粮食中空气抽出， 充入 N 2，抑制其呼吸作用达到安全贮藏的目的。此外，霉烂、病变的种子对谷物贮藏也非常不利，应尽量减少其混入。5答：（1） 干燥种子的呼吸作用在粮油种子贮藏中的应用。粮食贮藏中首要的问题是控制种子的含水量不得超过安全含水量，一般油料种子的含水量在8%9%,淀粉种子含水量在11%12%时才能安全贮藏， 此时种子里所含水都是束缚水。 此外，还要经常通风换气， 适当提高CO2浓度，降低O2浓度或将粮食中空气抽出，充入 N2,抑制其呼吸作用达到 安全贮藏的目的。（2） 种子萌发和育苗中的应用。种子吸水膨胀后，呼吸作用增强，播种后必须保证水分的充足供应并有相应适宜的温度和空气，保证有氧呼吸，抑制无氧呼吸。如果播种后长期淹水造成缺氧，对幼苗器官的形成和转化不利，特别是根的生长和分化受到明显抑制，中生植物则首先要中耕松土来保证根部的有氧呼吸，抑制无氧呼吸。（3） 果实的呼吸作用与贮藏。呼吸跃变型果实在呼吸跃变期后果实品质下降失去食用价值，因