5.呼吸作用

呼吸作用知识总结，包括呼吸作用的生理意义、呼吸作用的指标、呼吸代谢途径、影响呼吸作用的因素、呼吸作用与农业生产等等。

呼吸作用

• 重点
  • 呼吸代谢途径，植物特有过程，生产
• 呼吸作用
  • 呼吸作用：生活细胞内有机物在酶的参与下逐步氧化分解，并释放能量的过程。
  • 有氧呼吸，大多数，利用氧气将有机物氧化分解为二氧化碳
  • 无氧呼吸，没有氧的参与，产物是乙醇、乳酸，不彻底氧化，释放的能量减少。
• 呼吸作用的生理意义
  • ①呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量
  • ②呼吸过程为其他化合物合成提供原料
  • ③呼吸作用在植物抗病免疫方面也有重要意义
  • ④为代谢活动提供还原力
• 呼吸作用的指标
  • 呼吸速率（呼吸强度）：植物单位鲜重、干重或原生质，在单位时间内释放CO2的量或吸收O2的量。
  • 呼吸系数
    • 呼吸系数（呼吸商R.Q）：植物组织在一定时间内释放CO2与吸收O2数量的比值。
    • 呼吸底物是碳水化合物并完全氧化时，呼吸系数＝1
    • 底物是比碳水化合物含氧高的物质，如有机酸，呼吸系数＞1
    • 呼吸底物是富含氢的物质，如脂肪或蛋白质，呼吸系数＜1
    • 供氧状态
      • 缺氧下，呼吸系数＞1
      • 呼吸过程中形成不完全的氧化中间产物，呼吸系数＜1
• 呼吸代谢途径
  • EMO.TCAC.PPP途径及其调节
    • 糖酵解（EMP） p211生化
      • 细胞定位：细胞质
      • 糖酵解：己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程。 生物化学家Emblem.Meyer hot.Parnas
      • 三个阶段
        • 己糖活化
        • 己糖断裂
        • 丙糖氧化
          • 底物水平磷酸化：高能化合物水解，放出能量直接使ADP和Pi形成ATP的磷酸化作用。
      • 糖酵解的意义
        • 是生物体分解糖和获取能量的重要方式
        • 为多条代谢途径提供碳源
        • 为糖异生提供基本途径
      • 1摩尔葡萄糖可以分解为2mol丙酮酸净产生2molATP和2molNADH+H+ 蔗糖是葡萄糖的两倍
    • 三羧酸循环（TCAC/TCA） p221
      • 细胞定位：线粒体衬质
      • 八步反应
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      • 特点
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    • 磷酸戊糖途径（PPP） p225
      • 细胞定位：细胞质
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  • 呼吸电子传递链和氧化磷酸化
    • 氧化电子传递链
      • 细胞定位：线粒体内膜
  • 植物的其他呼吸代谢途径
    • 抗氰呼吸（交替途径AP）
      • 抗氰呼吸（氰不敏感呼吸）：将电子传递不经过细胞色素氧化酶，而是通过对氰化物不敏感的交替氧化酶直接传递给氧分子的呼吸。
      • 大量能量以热的形式放出，又称放热呼吸
      • 抗氰呼吸的意义
        • ①与细胞分化，生理和果实成熟有关
        • ②放热呼吸，保证低温沼泽地区植物开花，受精，促进种子萌发
        • ③可以分流电子，阻止电子溢流的发生，使大量能量以热的形式散发
        • ④增强抗逆性
    • 末端氧化酶系统
      • 最重要的末端氧化酶：细胞色素氧化酶
      • 细胞色素氧化酶
      • 交替氧化酶
      • 酚氧化酶
        • 单酚氧化酶
        • 多酚氧化酶
          • 酶和醌，氧化变色
      • 抗坏血酸氧化酶
        • 含铜氧化酶，vc，有利于胚珠的形成
      • 乙醇酸氧化酶
      • 乙醛酸氧化酶
      • 过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）
      • 抗氰氧化酶（交替氧化酶，AO）
    • 末端氧化酶的特点
      • ①不能形成ATP
      • 对呼吸过程只起辅助作用
      • ③反映了植物对环境的适应性
  • 呼吸作用的调节和控制
• 影响呼吸作用的因素
  • 内部因素
    • ①随种类，年龄，器官和组织的生理状态不同而不同。 生命活动越旺盛，呼吸速率越高。生长点高与成熟组织器官，幼嫩器官呼吸速率最强，休眠种子或器官呼吸微弱。
    • ②果实发育期间呼吸速率的变化
      • 非跃变型果实，呼吸速率从高到低稳定下降，最终保持最低速率。 成熟时出现呼吸高峰的果实。苹果，香蕉，梨，桃
      • 跃变型果实：先降到最低有骤然短暂上升，不久又下降至最低的水平。 成熟时不出现呼吸高峰的果实。橙子，葡萄，草莓，柠檬。
      • 呼吸跃变期：出现呼吸高峰的时期。
      • 呼吸跃变（呼吸高峰）：有些果实在成熟期发生呼吸速率急剧上升的现象。
  • 环境因素
    • ①温度
      • 三基点：大多数温带植物呼吸最低温度-10摄氏度，最适25-35，最高35-45。
      • 呼吸最适温度：能使植物呼吸作用保持稳态的温度基准点。 即能在较长时间维持最快的呼吸速率。 叶片的呼吸最适温度25-30，大于光合最适温度20-30。温度过高或光照不足，呼吸＞光合。
      • 温度系数Q10：温度每上升10℃，导致反应加速的倍数。
      • 变温。温度高低变动，对呼吸有明显的影响。温度会影响植物体内淀粉的可溶性糖的转化。
      • 温度和贮藏的关系
        • 尽量降低温度，减少消耗，但是不能低到冻害温度，一般在0℃以上。 不同植物种类，反应温度要求不同。 冷链：采后预冷，冷藏，低温运输等一系列低温采后处理措施。
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    • ②水分
      • 主要是组织细胞含水量与呼吸作用的关系。
    • ③O2/CO2
      • O2浓度
      • 无氧呼吸消失点：无氧呼吸停止的最低含氧量。
      • CO2浓度
    • ④病虫害侵袭或机械损伤
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• 呼吸作用与农业生产
  • 呼吸作用与作物栽培
    • 既要保证正常呼吸又要适当控制呼吸。
    • 1.维持正常呼吸，促进植物生长发育
    • 2.避免作物生理失调：水涝造成无氧呼吸增强，低温，，干旱，缺钾会造成代谢失调。
    • 3.不同作物对O2的敏感性不同：氧气对作物的影响有双重性，含氧毒害。
  • 呼吸作用与农场品储藏
    • 种子的贮藏
      • 安全含水量：一种临界含水量，能使种子安全贮藏的含水量。
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    • 快跟块茎的储藏
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    • 果蔬储藏
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      • 呼吸跃变和果实储藏
      • 果蔬的气调贮藏
  • 呼吸作用与植物抗病性
    • 1.通过强氧化能力分解毒素
    • 2.促进伤口愈合和木栓层形成
    • 3.抑制病原菌水解酶的活性
    • 4.磷酸戊糖途径中间产物可抵御病原菌侵染