第四章 植物的呼吸作用.docx
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第四章植物的呼吸作用
第四章植物的呼吸作用
Ⅱ习题
一、名词解释
呼吸作用呼吸跃变P/O巴斯德效应
有氧呼吸无氧呼吸消失点抗氰呼吸磷酸戊糖途径
无氧呼吸呼吸链温度系数伤呼吸
呼吸商氧化磷酸化糖酵解乙醛酸循环
呼吸速率末端氧化酶三羧酸循环
二、写出下列符号的中文名称
EMPTCAPPPHMPRQDNP
三、填空题
1.产生丙酮酸的糖酵解过程是（）和（）的共同途径。
2.糖酵解的酶系定位于（）内，三羧酸循环酶系定位于（）内，呼吸链的组分定位于（）上。
3.末端氧化酶有（）、（）、（）、（）和（）五种以上。
4.抗坏血酸氧化酶是广泛存在于植物体内的一种含金属（）的氧化酶，存在于（）中或与（）结合。
5.酚氧化酶是一种含金属（）的氧化酶，存在于（）、（）内，在烤烟时，要防止（），避免（）产生，以保证烟叶质量。
6.EMP在（）中进行，TCA在（）中进行，PPP在（）进行。
7.EMP-TCA途径中，CO2释放发生在（）中，具体反应部位是（）、（）、（）。
8.若2分子葡萄糖经线粒体彻底氧化，那么在EMP中净生成（）分子ATP，在TCA中净生成（）分子ATP，在呼吸链上净生成（）分子ATP。
9.EMP-TCA中脱氢部位为（）、（）、（）、（）、（）和（），催化相应脱氢反应的酶为（）、（）、（）、（）、（）和（）。
10.PPP中CO2释放部位是（），脱氢部位是（）和（），催化两步脱氢的酶分别为（）和（），脱氢酶的辅酶为（）。
11.呼吸商的功能在于指出（）和（），若呼吸底物为葡萄糖并彻底氧化时，RQ为（），若底物为脂肪或蛋白质时，RQ为（），若底物为局部氧化的有机酸时，RQ为（）。
12.呼吸链上偶联的ATP形成部位为（）、（）和（）。
13.C1/C6比值变化可以反应呼吸途径的发生情况，如果只有EMP-TCA途径发生，那么C1/C6应等于（），假若同时还有PPP途径发生，则C1/C6应比（）。
14.在乙醛酸循环中，有两处乙酰CoA参与反应，一是在（）酶催化下，乙酰CoA与草酰乙酸结合生成（），二是在（）酶催化下，乙酰CoA与乙醛酸结合生成（）。
15.有两类物质能够破坏氧化磷酸化作用，一类是解偶联剂，如（）和（），可使氧化与磷酸化解偶联，造成浪费性的无效呼吸。
另一类是电子传递抑制剂，如（）可阻断2H从NADH2向FMN传递，（）可阻断电子从Cytb向Cytc传递，（）、（）、（）等可阻断电子从Cyta向Cyta3的传递。
16.需要呼吸作用提供能量的生理过程有（）、（）、（）等，不需要呼吸作用直接提供能量的生理过程有（）、（）、（）等。
17.通常用TTC法测定植物根系或种子活力，TTC的中文名称是（）
18.和TTC反应后的根尖变成（）色，这是由于TTC被还原产生了（），可用（）将其研磨提取。
19.用TTC比色法测定植物根系活力时，根系活力的单位是（）。
20.BTB为酸碱指示剂，酸性条件下呈（）色，碱性条件下呈（）色。
21.快速测定植物种子生活力的方法有：
（）、（）和（）。
22.用TTC法测定种子生活力时观察到的现象是（）。
23.用BTB法测定种子生活力时观察到的现象是（）。
四、选择题
1.植物组织衰老时，PPP途径在呼吸代谢途径中所占比例（）
（1）下降
（2）上升（3）维持一定水平（4）不一定
2.在植物正常生长的条件下，植物的细胞里葡萄糖降解主要是通过（）
（1）EMP-TCA
（2）PPP（3）EMP（4）TCA
3.在植物体内，油脂与糖可以发生相互转变，油脂转化为糖时，呼吸商（）
（1）变小
（2）变大（3）不变化（4）不确定
4.呼吸跃变型果实在成熟过程中，与呼吸速率增强密切相关物质是（）
（1）酚类化合物
（2）糖类化合物（3）乙烯（4）赤霉素
5.下列哪类植物呼吸作用最强（）
（1）木本植物
（2）草本植物
（3）微生物（4）具有CAM途径的植物
6.当植物组织从有氧条件下转放到无氧条件下，糖酵解速度加快，是由于（）
（1）柠檬酸和ATP合成减少
（2）ADP和Pi减少
（3）NADH+H+合成增加（4）ATP合成增加
7.TCA中，在底物水平合成的高能磷酸化合物是在下列哪一反应步骤中形成的（）
（1）柠檬酸→α-酮戊二酸
（2）琥珀酰CoA→琥珀酸
（3）琥珀酸→延胡索酸（4）延胡索酸→苹果酸
8.交替氧化酶途径的P/O比值为：
（）
（1）1
（2）2（3）3（4）4
9.存在于线粒体内的末端氧化酶是（）
（1）酚氧化酶
（2）黄素氧化酶（3）交替氧化酶（4）过氧化物酶
10.测定植物根系活力时，在装入根尖的小烧杯中除加入0.4%TTC溶液外，还加入（）
（1）保险粉
（2）乙酸乙酯
（3）蒸馏水（4）磷酸缓冲液（或缓冲溶液）
11.用TTC法测定根系活力时，在37℃温箱保温1小时后，立即加入1mol/L的H2SO4。
其目的是为了（）
（1）终止反应
（2）便于研磨提取TTF
（3）保持适宜pH值（4）提供H+，有利于反应
五、是非题
1.CoQ是呼吸链的组分之一，其作用就是传递电子。
（）
2.呼吸作用是一个消耗O2与释放CO2过程，所以不消耗O2的呼吸作用是不存在的。
（）
3.小麦感染锈病后，体内的酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶的活性增高。
（）
4.提高外界CO2浓度可以抑制植物呼吸作用，因而在甘薯贮藏期间尽可能提高空气中CO2浓度，并使之处于缺氧环境中，对贮藏是有利的。
（）
5.所有的末端氧化酶都位于呼吸链末端。
（）
6.呼吸跃变是所有果实在成熟过程中表现出的呼吸现象。
（）
7.抗氰呼吸中能释放出较多的热量而合成ATP却较少。
（）
8.TCA循环中不能产生高能磷酸化合物。
（）
9.有解偶联剂存在时，从电子传递中产生的能量会以热的形式散失。
（）
10.呼吸商越高，底物本身的氧化程度越低。
（）
六、问答题
1.如何控制保鲜贮藏果实的呼吸跃变？
2.长时间的无氧呼吸为何会使植物受伤死亡？
3.机械损伤会显著加快植物组织呼吸速率的原因何在？
4.呼吸作用有哪些生理功能？
5.如何判断证明细胞组织中EMP-TCA与PPP途径所占比例？
6.呼吸作用与农作物栽培有何关系？
7.随着种子成熟呼吸减弱的原因是什么？
8.一般种子在萌发过程中呼吸商有何变化？
为什么？
9.光合作用与呼吸作用有何联系和区别？
10.光呼吸与暗呼吸有何区别？
11.简述如何调节呼吸作用？
12.抗病植物感病后呼吸速率提高有何意义？
13.PPP有何生理意义？
14.抗氰呼吸有何生理功能？
15.呼吸作用与谷物种子贮藏的关系如何？
Ⅲ参考答案
一、名词解释
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。
包括有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。
有氧呼吸是指生活细胞在氧气参与下，将有机物质彻底氧化分解，放出CO2并形成水，同时释放能量的过程。
无氧呼吸是指生活细胞在无氧（或缺氧）条件下，将呼吸基质分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。
呼吸商（亦称呼吸系数，简称RQ）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mol）之比。
呼吸速率是常用的呼吸生理指标，通常以单位时间内，单位重量（干重、鲜重）或单位面积所释放出的CO2重量（或体积）或所吸收O2的重量（或体积）来表示。
呼吸跃变在某些果实成熟过程中，采收后，呼吸即降到最低水平，但在成熟之前，呼吸又进入一次高潮，几天之内达到最高峰，称做呼吸高峰；然后又下降直至很低水平。
果实成熟前出现呼吸高峰的现象，称为呼吸跃变。
无氧呼吸消失点亦称发酵消失点或无氧呼吸熄灭点。
使无氧呼吸完全停止的环境中的氧浓度称为无氧呼吸消失点。
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电子的序列。
氧化磷酸化是指呼吸链上的氧化过程伴随着ADP被磷酸化为ATP的作用。
末端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氧，并形成H2O或H2O-2的氧化酶。
P/O是指每吸收一个氧原子所能酯化的无机磷分子数或形成ATP的分子数。
抗氰呼吸某些植物组织对氰化物很不敏感，即在有氰化物存在的条件下仍有一定的呼吸作用。
称这种呼吸为抗氰呼吸。
温度系数简写为Q10，是指在生理温度范围内，温度每升高10℃所引起呼吸速率增加的倍数。
糖酵解是指在细胞质内进行的，在一系列酶参与下，以淀粉、葡萄糖或果糖为底物，经过一系列变化分解为丙酮酸的过程。
三羧酸循环亦称柠檬酸环或Krebs循环，简写为TCA。
丙酮酸在有氧条件下，在线粒体内通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解释放CO-2的过程。
巴斯德效应当把植物组织从无氧条件下移至有氧条件下时，无氧呼吸受到抑制，对呼吸底物的消耗也随着下降，把这种氧对发酵作用的抑制现象称为巴斯德效应。
磷酸戊糖途径简称HMP或PPP途径。
是指葡萄糖在细胞质内进行的逐渐降解氧化的酶促反应过程。
伤呼吸苹果切伤时伤口变褐是酚氧化酶活动的结果。
通过酚氧化酶氧化底物的呼吸称为伤呼吸。
乙醛酸循环是指脂肪酸经β-氧化形成的乙酰CoA在乙醛酸体中生成乙醛酸的过程。
二、写出下列符号的中文名称
EMP：
糖酵解TCA：
三羧酸循环
PPP：
磷酸戊糖途径HMP：
磷酸己糖支路
RQ：
呼吸商DNP：
2，4–二硝基苯酚
三、填空题
1.有氧呼吸，无氧呼吸
2.细胞质，线粒体（或线粒体基质），线粒体内膜（嵴）
3.细胞色素氧化酶，交替氧化酶，酚氧化酶，抗坏血酸氧化酶，黄素氧化酶及过氧化物酶和过氧化氢酶等。
4.铜，细胞质，细胞壁
5.铜，质体，微体，多酚氧化酶活化，醌类物质
6.细胞质，线粒体，细胞质
7.线粒体，丙酮酸→乙酰CoA，异柠檬酸→α-酮戊二酸，α-酮戊二酸→琥珀酰CoA
8.4，4，68
9.甘油醛-3-磷酸→1,3-二磷酸甘油酸，丙酮酸→乙酰CoA，异柠檬酸→α-酮戊二酸，α-酮戊二酸→琥珀酰CoA，琥珀酸→延胡索酸，苹果酸→草酰乙酸，3-磷酸甘油醛脱氢酶，丙酮酸脱氢酶，异柠檬酸脱氢酶，α-酮戊二酸脱氢酶，琥珀酸脱氢酶，苹果酸脱氢酶
10.6-磷酸葡萄糖酸→核酮糖-5-磷酸，葡萄糖-6-磷酸→6-磷酸葡萄糖酸，6-磷酸葡萄糖酸→核酮糖-5-磷酸，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶，6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶，NADP+
11.呼吸底物的性质，可能的呼吸途径，1，小于1，大于1
12.NADH2→FADH2，Cytb→Cytc，Cyta→Cyta3
13.1，1大
14.柠檬酸合成，柠檬酸，苹果酸合成，苹果酸
15.DNP，寡霉素，鱼藤酮，抗霉素A，氰化物，叠氮化物，一氧化碳
16.原生质流动，主动吸收水分与离子，生物合成与降解（如答：
细胞分裂、细胞生长与分化、物质转化与运输、植物运动、种子萌发、授粉受精以及生物发光等也对），光反应，蒸腾作用，干种子吸胀。
17.氯化三苯（基）四氮唑
18.红，TTF，乙酸乙酯
19.μgTTF·条-1·h-1（μgTTF·g-1·h-1）
20.黄、蓝
21.TTC法、BTB法、红墨水染色法
22.活种胚变红色、死种胚无变化
23.活种子周围BTB由蓝变黄，死种子周围无变化
四、选择题
1.
（2）2.
（1）3.
（2）4.（3）5.（3）6.
（1）
7.
（2）8.
（1）9.（3）10.（4）11.
（1）
五、是非题
1.×2.×3.√4.×5.×6.×
7.√8.×9.√10.×
六、问答题
1.果实贮藏中要控制呼吸跃变，应从控制呼吸入手。
贮藏中影响呼吸的因素，一是温度，二是水分，三是气体（CO2、O2、ETH），果实保鲜不能控水，只有通过控温（如低温），增加CO2浓度，降低氧分压，排除乙烯来进行控制。
2.
（1）无氧呼吸消耗大量有机物，产生能量甚少，每消耗1分子葡萄糖所获得的能量还不到其所含能量的2.5%，所以单靠无氧呼吸是不能长时间维持细胞的生命活动的。
（2）无氧呼吸缺少TCA和PPP的中间产物，不利于物质转换代谢反应的进行。
（3）无氧呼吸还会产生酒精等对植物有毒害的物质，长时间无氧呼吸，会使有毒物质积累而造成植物死亡。
3.机械损伤会显著加快组织呼吸速率，其理由如下：
（1）原来呼吸酶与底物在结构上是隔开的，机械损伤使原来的间隔破坏，底物与呼吸酶接触，使呼吸速率提高。
（2）损伤扩大了呼吸酶与氧气接触的机会和面积，氧气供应充足，使有氧呼吸增强。
（3）损伤处易受微生物浸染以及愈伤组织的形成，都会使呼吸速率提高。
4.
（1）呼吸作用为植物生命活动提供所需要的大部分能量。
植物对矿质营养的吸收和运输，有机物质的合成与运输，细胞的分裂与伸长等，都需要呼吸提供能量。
（2）呼吸过程为其它化合物合成提供碳架。
呼吸作用产生的一系列中间产物，是进一步合成植物体内各种重要化合物（蛋白质、脂肪、核酸）的原料。
（3）提供还原力。
呼吸过程中形成的FADH2、NADH、NADPH等可作为细胞内生物合成的还原力。
（4）呼吸作用与植物抗病有关。
旺盛的呼吸作用可把病原菌分泌的毒素氧化为CO2和H2O或转化为无毒物质。
另外，呼吸过程中还可产生一些对病原菌有毒的物质，如酚类化合物，还能促进伤口迅速木质化，加速伤口愈合等。
5.可通过饲喂植物带标记的葡萄糖，根据释放标记C1和C6葡萄糖的14CO2比值加以区别。
PPP途径所释放的14CO2是来自葡萄糖的C1原子，而EMP-TCA释放的14CO2均等的来自葡萄糖的C1和C6原子。
C1/C6=标记C1葡萄糖所释放的14CO2/标记C6葡萄糖所释放的14CO2。
若C1/C6=1时，说明只有EMP-TCA途径发生，若C1/C6＞1时，说明有PPP途径发生，比值比1大得越多，说明PPP途径占的比例越大。
6.在农业生产中，许多栽培措施都是为保证作物呼吸作用的正常进行。
例如，早稻浸种催芽时，常用温水淋种和不时翻种，目的就是要控制温度和通气，使呼吸顺利进行。
水稻育秧通常采用湿润秧田，水稻返青期和分蘖期，浅水勤灌，都是为使根系得到充足的氧气进行有氧呼吸。
水稻的露田晒田，旱作物的中耕松土，粘土参砂，湖田低洼地的开沟排渍都是为了改善土壤通气条件，增加土壤中的氧气。
作物栽培中有许多生理障碍也与呼吸关系密切。
涝害淹死植株，是因为无氧呼吸过久，积累酒精而引起中毒。
干旱和缺钾能使作物的氧化磷酸化解偶联，导致生长不良甚至死亡。
水田中还会因有毒物质过多，破坏呼吸酶的活性，抑制呼吸作用。
低温导致烂秧，原因是低温破坏了线粒体的结构，呼吸空转，缺乏能量，引起代谢紊乱之故。
早稻灌浆与成熟期正处高光强、高温季节，强光有利于光合作用而高温导致呼吸消耗过多的有机物，所以这一时期要十分注意灌水降温，以利增产。
7.随着种子成熟，呼吸降低具有几个方面原因：
一是细胞内增加了非呼吸的贮藏物质。
二是由于种子脱水，细胞内干物重增加，含水量减少，细胞质脱水，使呼吸酶活性相应降低。
三是由于种子干燥，线粒体结构受到破坏，部分嵴的结构消失。
8.一般种子萌发初期RQ等于1.0，主要是糖呼吸。
而后由于呼吸加强，有机酸参与呼吸，因而RQ大于1.0，可达2~3左右。
当贮藏的蛋白质和脂肪都动用作为呼吸底物时，RQ徒然下降，RQ小于1.0，有时脂肪种子萌发时，脂肪代谢转变成糖，一部分作为呼吸底物，另一部分向其它部位运输，由于脂肪转化吸氧但不放CO2，因此RQ可降到0.3左右。
或者萌发种子缺氧时由于发酵过程（无氧呼吸）的发生，也可使RQ升高。
9.联系：
（1）NADP+和NAD+在光合作用与呼吸作用中通用。
（2）卡环与PPP基本上是正反反应，中间物质可交换使用。
（3）光合作用放出的O2供给呼吸作用，呼吸释放CO2供给光合作用。
（4）相互促进，相互制约，没有光合作用提供物质（呼吸底物），呼吸作用难于进行，没有呼吸作用提供各种中间产物和ATP，光合作用也会受到影响。
区别：
比较项目
光合作用
呼吸作用
原料
CO2和H2O
O2和有机物
产物
有机物和O2
CO2和H2O
能量形成
通过光合磷酸化把光能
转变为ATP
通过氧化磷酸化把有机物的化学能转化成ATP
进行部位
只有含叶绿素的细胞
才能进行
所有活细胞
都能进行
对光要求
只有在光下发生
在光下暗中都可进行
进行的细胞器
叶绿体
线粒体
10.
比较项目
暗呼吸
光呼吸
呼吸基质
主要为葡萄糖
乙醇酸
进行的细胞器
线粒体
叶绿体，过氧化体，线粒体
产生的能量
产生大量ATP
不产生或产生少量ATP
进行的细胞
所有生活细胞
绿色细胞
对光要求
光下、暗中均能进行
必须在光下进行
11.
（1）氧分压调节氧分压不仅影响呼吸速率还能影响呼吸类型及途径。
在无氧条件下，进行无氧呼吸，在有氧条件下，则进行有氧呼吸。
在氧气充足条件下，无氧呼吸被抑制，有氧呼吸增强，特别是在高氧浓度时，则以通过线粒体的有氧呼吸为主。
（2）代谢调节一是通过质量作用原理进行调节，即在可逆反应中底物与产物之间按质量作用关系调节反应平衡。
如当G-6-P浓度高于F-6-P时，磷酸葡萄糖异构酶催化G-6-P→F-6-P，反之，则催化F-6-P→G-6-P。
二是通过酶的变构进行调节，如丙酮酸激酶是一种变构酶，当ATP浓度增高时，该酶活性受抑制，使EMP缓慢，当ATP浓度降低时，必然使Pi和ADP浓度相对提高，激活该酶活性，使EMP受到促进。
（3）能荷调节细胞内的能荷水平，可以同时对EMP、TCA和氧化磷酸化进行调节控制，其总的效果是，当细胞内的能荷（ATP含量）高时，便抑制上述三个过程的进行，降低ATP的生成速度，以避免浪费底物。
反之，当ATP需要量大，细胞内能荷低时，则促进ATP生成，从而保证细胞获得必需的ATP供应。
12.
（1）消除毒素有些病原微生物能分泌毒素致使寄主细胞死亡，如番茄枯萎病产生镰刀菌酸，棉花黄萎病产生多酚类物质。
寄主植物通过加强呼吸作用可将毒素氧化分解为CO2和H2O或转化为无毒物质。
（2）促进保护圈形成有些病原微生物只能寄生于活细胞，在死细胞中则不能生存。
抗病植株感病后呼吸剧增，使细胞衰亡加快，致使病原菌不能发展，这些死细胞则成为活细胞和活组织的保护圈。
（3）促进伤口愈合寄主植物通过提高呼吸速率，使伤口附近迅速形成木栓层，加速伤口愈合，控制病情发展。
（4）抑制病原菌水解酶的活性许多病原微生物靠分泌水解酶从寄主获得营养物质，而寄主植物通过呼吸抑制病原菌水解酶的活性，从而限制或中断了病原菌的养料供应，终止病情的蔓延。
（5）EMP、PPP与莽草酸途径关系密切莽草酸途径起始于PEP（来源于EMP）和E4P（来源于PPP）。
通过莽草酸途径可以合成具有杀菌作用的绿原酸、咖啡酸等。
13.
（1）形成NADPH+H+NADPH+H+在许多生物合成中作为还原剂起着重要作用。
例如长链脂肪酸和固醇的生物合成，葡萄糖还原成山梨醇，二氢叶酸还原成四氢叶酸，苯丙氨酸转化为酪氨酸，丙酮酸还原羧化为苹果酸，以及在形成不饱和脂肪酸的羧化作用中，均以NADPH+H+作为还原剂。
（2）提供生物合成的原料PPP形成的中间产物能活跃地参与各种代谢反应，对沟通和联系各种代谢过程起着重要作用。
例如，Ru5P与R5P是合成核酸的原料；PEP与E4P用以合成莽草酸，并经莽草酸进一步转化形成芳香族氨基酸和酚类化合物；PPP的一系列中间产物还与细胞壁结构物质（木质素、戊糖化合物）的合成有关。
（3）提高植物的抗病力PPP可提供合成莽草酸的原料，通过莽草酸途径可合成具有抗病作用的绿原酸，咖啡酸等酚类化合物。
（4）提高植物的适应力当内外因素不利于糖酵解的酶类时，则PPP依然畅通，甚至还会加强。
如当植物处于逆境（如干旱、感病、损伤）时，PPP所占的比例明显增加，以增强植物的适应能力。
14.
（1）它与细胞分化、果实的成熟有关。
（2）是放热的呼吸过程。
（3）起分流电子的作用（即能量溢流作用）。
15.种子呼吸速率受其含水量的影响很大。
一般油料种子含水量在8%~9%，淀粉种子含水量在12%~14%时，种子中原生质处于凝胶状态，呼吸酶活性低，呼吸极微弱，可以安全贮藏，此时的含水量称之为安全含水量。
超过安全含水量时，呼吸作用就显著增强。
其原因是，种子含水量增高后，原生质由凝胶转变成溶胶，自由水含量升高，呼吸酶活性大大增强，呼吸也就增强。
呼吸旺盛，不仅会引起大量贮藏物质的消耗，而且上于呼吸作用的散热提高了种子堆温度，呼吸作用放出的水分会使种子堆湿度增大，这些都有利于微生物活动，易导致种子的变质，使种子丧失发芽力和食用价值。
为了做到种子的安全贮藏，应做到以下几点：
（1）严格控制进仓时种子
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