绿色植物中的呼吸作用的因素_植物呼吸作用的意义

一、绿色植物的呼吸作用的简介

　　在呼吸过程中被氧化的物质称为呼吸底物。植物体内含量最丰富的 3大类有机物质──碳水化合物、蛋白质及脂类都可作为呼吸底物，但最为普遍的是碳水化合物中的葡萄糖；有时己糖磷酸也可作为呼吸底物。在有氧条件下，O2参加反应，植物体内的有机物被彻底氧化成二氧化碳和水。在无氧条件下，植物体内的有机物可通过脱氢、脱羧等方式氧化降解，但经氧化后大部分的碳仍呈有机态，其中还保留较多的能量，是一种不彻底的氧化。

　　呼吸作用的重要生理意义是：①提供植物生命活动所需的大部分能量。呼吸作用中释放的能量一部分以高能化合物腺苷三磷酸（ATP）形式贮存，当ATP水解时释放出来的能量即可供植物体内生物合成、离子积累和体内物质主动运输等用，其他部分则转变为热能而散失。②氧化的中间产物为许多生物合成过程提供原料。所以呼吸作用不是单纯的异化过程，它和光合作用一样也是植物代谢的枢纽。凡植物代谢活性较强的部位其呼吸速率亦较高（见植物的有机物代谢）。

二、植物呼吸作用的因素

　　内部因素 　不同植物、同一植物不同年龄或不同组织、器官的呼吸速率可有很大差异。通常生长旺盛、合成过程强烈的植物或部位的呼吸速率较高，而生长缓慢、代谢微弱的植物或部位则呼吸速率较低。这主要是由于前者在呼吸中形成的ATP、NADH、NADPH及中间产物被迅速利用于生物合成过程和新细胞的形成，从而促进了呼吸的进行。此外，也由于幼嫩、代谢旺盛的组织内线粒体较多，而衰老组织的情况则相反。休眠的种子、块根、块茎或树木的休眠芽的代谢微弱，呼吸速率亦低。

　　外部因素 　主要有温度、O2和 CO2浓度和光照等几方面。

　　①　温度。可显著影响植物呼吸的速率。因与呼吸过程密切有关的酶反应速率在一定范围内随温度增高而增强。但温度过高会引起酶变性失活。故呼吸有其最高、最适和最低温度范围，当低于最低温和高于最高温时，植物呼吸停止。最适温度是指植物能保持稳定的最高呼吸速率的温度，一般温带植物约为25～30℃。不同植物呼吸对温度的反应不同，越冬作物如油菜、冬小麦等在0 ℃左右时仍可测出相当的呼吸速率；而春播作物则不能经受低温。此外，温度对呼吸的影响与物质转化有联系，如低温促进淀粉转化为糖，可增加呼吸底物供应，从而提高呼吸速率。马铃薯块茎如先在10℃以下贮藏一段时间，形成了较多的糖，以后再移到25～30℃下贮藏，就会因呼吸消耗过多而皱缩。

　　②　O2和CO2浓度。在缺氧条件下，NADH及FADH2因呼吸链脱氢氧化受到抑制，使三羧酸循环过程中的氧化过程受阻，因而乙醇发酵常占较大的比重。乙醇对植物有毒害，同时ATP和呼吸的中间产物也会因此供应不足，影响生物合成。大田作物在田间积水或土壤板结时，根系会因供氧不足影响呼吸而使生长受阻。呼吸所产生的CO2浓度高于5%时可明显抑制呼吸。果实贮藏时，降低空气中的含氧量或提高二氧化碳浓度可抑制呼吸，有利于延长贮藏期，这种贮藏法称为气调法。

　　③　光照。对呼吸的影响是间接的。光使温度增高，可促进呼吸；在较强光照下，形成光合产物较多，使呼吸底物充分，也能促进呼吸，有利生长。光照不良而温度较高的条件不利于光合而有利于呼吸，作物会因呼吸而消耗过多，从而减少光合产物积累量，引起徒长。故栽培上要注意播种密度，改善田间光照和通风状况，使作物的光合作用与呼吸作用协调以利作物的生长发育。

三、植物呼吸作用的意义

　　第一，呼吸作用能为生物体的生命活动提供能量。呼吸作用释放出来的能量，一部分转变为热能而散失，另一部分储存在ATP中。当ATP在酶的作用下分解时，就把储存的能量释放出来，用于生物体的各项生命活动，如细胞的分裂，植株的生长，矿质元素的吸收，肌肉的收缩，神经冲动的传导等。

　　第二，呼吸过程能为体内其他化合物的合成提供原料。在呼吸过程中所产生的一些中间产物，可以成为合成体内一些重要化合物的原料。例如，葡萄糖分解时的中间产物丙酮酸是合成氨基酸的原料。同时，保持大气中二氧化碳和氧气的含量保持平衡。

　　无氧呼吸的全过程，可以分为两个阶段：第一个阶段与有氧呼吸的第一个阶段完全相同；第二个阶段是丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳，或者转化成乳酸。以上两个阶段中的各个化学反应是由不同的酶来催化的。在无氧呼吸中，葡萄糖氧化分解时所释放出的能量，比有氧呼吸释放出的要少得多。例如，1mol的葡萄糖在分解成乳酸以后，共放出196.65kJ的能量，其中有61.08kJ的能量储存在ATP中，其余的能量都以热能的形式散失了。

四、植物呼吸作用的应用

　　发酵工程：发酵工程是指采用工程技术手段，利用生物，主要是微生物的某些功能，为人类生产有用的生物产品，或者直接用微生物参与控制某些工业生产过程的一种技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精，利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶，利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术也有了很大的发展，并且已经进入能够人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的应用前景。例如，利用DNA重组技术有目的地改造原有的菌种并且提高其产量；利用微生物发酵生产药品，如人的胰岛素、干扰素和生长素等。

　　呼吸作用的文字式和化学式

　　文字式：葡萄糖+氧气=二氧化碳+水+能量（催化剂：酶）

　　化学式：C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+能量（催化剂：酶}