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第九章植物的呼吸作用思考题答案（一）名词解释呼吸作用：生活细胞内的有机物,在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。有氧呼吸：生活细胞利用分子氧,将某些有机物质彻底氧化分解,形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。无氧呼吸：生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。微生物的无氧呼吸通常称为发酵：。糖酵解：己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程。为纪念在研究这途径中有贡献的三位生物化学家简称EMP途径（EMPpathway）。三羧酸循环：在有氧条件下丙酮酸在线粒体基质中彻底氧化分解的途径。因柠檬酸是其中一重要中间产物所以也称为柠檬酸循环，这个循环是英国生物化学家克雷布斯(H.Krebs)发现的，所以又名Krebs循环(Krebscycle)。戊糖磷酸途径(PPP)葡萄糖在细胞质内直接氧化分解，并以戊糖磷酸为重要中间产物的有氧呼吸途径。又称己糖磷酸途径(HMP)。生物氧化：有机物质在生物体细胞内所进行的一系列传递氢和电子的氧化还原过程称为生物氧化。生物氧化与体外的非生物氧化或燃烧的化学本质是相同的，都是脱氢、失去电子、或与氧直接化合并释放能量的过程。然而，生物氧化是在细胞内、常温、常压、近于中性pH和有水的环境中，在一系列的酶作用下进行的，能量是逐步释放的，释放的能量可贮存在高能化合物（如ATP、GTP等）中，以满足机体需能生理过程的需要。呼吸链：即呼吸电子传递链，指线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递的总轨道。氧化磷酸化：在线粒体内膜上电子经电子传递链传递给分子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。它是需氧生物生物氧化生成ATP的主要方式。呼吸跃变:果实成熟过程中，呼吸速率突然增高，然后又迅速下降的现象。呼吸跃变的产生与外界温度和果实内乙烯的释放密切相关。呼吸跃变是果实进入完熟的一种特征，在果实贮藏和运输中，重要的问题是降低温度,抑制果实中乙烯的产生，推迟呼吸跃变的发生，降低其发生的强度，延迟果实的完熟。写出下列（二）问答题1.试述呼吸作用的生理意义。植物呼吸代谢的多条路线有何生物学意义？2.答：呼吸作用对植物生命活动具有十分重要的意义，主要表现在以下三个方面：(1)为植物生命活动提供能量除绿色细胞可直接从光合作用获取能量外，其它生命活动所需的能量都依赖于呼吸作用。呼吸过程中有机物质氧化分解，释放的能量一部分以ATP形式暂贮存起来，以随时满足各种生理活动对能量的需要；另一部分能量则转变为热能散失，以维持植物体温，促进代谢,保证种子萌发、幼苗生长、开花传粉、受精等生理过程的正常进行。(2)中间产物为合成作用提供原料呼吸过程中有机物的分解能形成许多中间产物，其中的一部分用作合成多种重要有机物质的原料。呼吸作用在植物体内的碳、氮和脂肪等物质代谢活动中起着枢纽作用。(3)在植物抗病免疫方面有着重要作用植物受伤或受到病菌侵染时，呼吸作用的一些中间产物可转化为能杀菌的植保素，以消除入侵病菌分泌物中的毒性。旺盛的呼吸还可加速细胞木质化或栓质化，促进伤口愈合。植物的呼吸代谢有多条途径，如表现在呼吸底物的多样性、呼吸生化历程的多样性、呼吸链电子传递系统的多样性以及末端氧化酶的多样性等。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。2.写出有氧呼吸和无氧呼吸的总方程式，两者有何异同点？答：有氧呼吸的总过程可用下列总反应式来表示：C6H12O6+6O2---CO2+6H2O无氧呼吸可用下列反应式表示：C6H12O6---2C2H5OH+2CO2(1)共同点：①有氧呼吸和无氧呼吸都是生活细胞内在酶的参与下，将有机物逐步氧化分解并释放能量的过程。②它们都可为植物的生命活动提供能量和中间产物。③有氧呼吸和无氧呼吸最初阶级的反应历程都经过了糖酵解阶段。(2)不同点：①有氧呼吸有分子氧的参与，而无氧呼吸可在无氧条件下进行。②有氧呼吸的呼吸底物能彻底氧化分解为CO2和水，释放的能量多，而无氧呼吸对呼吸底物进行不彻底的氧化分解，释放的能量少，而且它的生成物如酒精、乳酸对植物有毒害作用。③有氧呼吸产生的中间产物多，即为机体合成作用所能提供的原料多，而无氧呼吸产生的中间产物少，为机体合成作用所能提供的原料也少。3.为什么说长时间的无氧呼吸会使陆生植物受伤，甚至死亡？答：（1）无氧呼吸释放的能量少,要依靠无氧呼吸释放的能量来维持生命活动的需要就要消耗大量的有机物,以至呼吸基质很快耗尽。⑵无氧呼吸生成氧化不彻底的产物,如酒精、乳酸等。这些物质的积累，对植物会产生毒害作用。⑶无氧呼吸产生的中间产物少，不能为合成多种细胞组成成分提供足够的原料。4.EMP途径产生的丙酮酸可能进入哪些反应途径？答：糖酵解的产物丙酮酸的化学性质十分活跃，可以通过各种代谢途径，产生不同的反应。若继续处在无氧的情况下，丙酮酸就进入无氧呼吸的途径，转变为乙醇或乳酸等(通过乙酲发酵，丙酮酸先在丙酮酸脱羧酶作用下脱羧生成乙醛酸和CO2，再在乙醇脱氢酶的作用下，乙醛被还原为乙醇，或通过乳酸发酵，在乳酸脱氢酶的作用下丙酮酸被NADPH还原为乳酸)；在有氧气的条件下，丙酮酸进入线粒体，通过三羧酸循环逐步脱羧脱氢，彻底氧化分解为CO2和水；丙酮酸也可参于氮代谢用于氨基酸的合成等。5.TCA循环、PPP、GAC途径各发生在细胞的什么部位?各有何生理意义？答：（1）TCA循环发生在线粒体的基质中，它的生理意义：①在TCA循环中，丙酮酸彻底氧化分解为CO2和水，同时生成NADH、FADH和ATP，所以TCA循环是需氧生物体内有机物质彻底氧化分解的主要途径，也是需氧生物获取能量的最有效途径。②TCA循环可通过代谢中间产物与其他多条代谢途径发生联系，所以说，TCA循环是需氧生物体内的多种物质的代谢枢纽。（2）PPP途径是在细胞质内进行的，它的生理意义：①PPP在生物合成中占有十分重要的地位，该途径中生成的中间产物是多种重要化合物合成的原料，能沟通多种代谢。例如：Ru5P和R5P是合成核苷酸的原料；E4P是合成莽草酸的原料，经莽草酸途径可进一步合成芳香族氨基酸，还可合成与植物生长、抗病有关的生长素、木质素、绿原酸、咖啡酸等。PPP可生成大量的NADPH，这是脂肪合成所必需的还原力，所以在植物感病、受伤、干旱，或合成脂肪代谢旺盛时，该途径在呼吸中的比重上升。②由于该途径和EMP-TCA途径的酶系统不同，因此当EMP-TCA途径受阻时，PPP可代行正常的有氧呼吸，并有较高的能量转化效率。（3）GAC途径发生在植物和微生物的乙醛酸体中，它的生理意义：①GAC中生成中的二羧酸与三羧酸，可用以进入TCA循环；②油料作物种子萌发时,通过乙醛酸循环，将脂肪转变为糖，为满足生长发育的需要。6.呼吸作用与光合作用有何区别与联系？答：(1)光合作用与呼吸作用的主要区别：①光合作用以CO2、H2O为原料，而呼吸作用的反应物为淀粉、己糖等有机物以及O2；②光合作用的产物是己糖、蔗糖、淀粉等有机物和O2，而呼吸作用的产物是CO2和H2O；③光合作用把光能依次转化为电能、活跃化学能和稳定化学能，是贮藏能量的过程，而呼吸作用是把稳定化学能转化为活跃化学能，是释放能量的过程；④在光合过程中进行光合磷酸化反应，在呼吸过程中进行氧化磷酸化反应；⑤光合作用发生的部位是在绿色细胞的叶绿体中，只在光下才发生，而呼吸作用发生在所有生活细胞的线粒体、细胞质中，无论在光下、暗处随时都在进行。(2)光合作用与呼吸作用的联系：①两个代谢过程互为原料与产物，如光合作用释放的O2可供呼吸作用利用，而呼吸作用释放的CO2也可被光合作用所同化；光合作用的卡尔文循环与呼吸作用的戊糖磷酸途径基本上是正反对应的关系，它们有多种相同的中间产物(如GAP、Ru5P、E4P、F6P、G6P等)，催化诸糖之间相互转换的酶也是类同的。②在能量代谢方面，光合作用中供光合磷酸化产生ATP所需的ADP和供产生NADPH所需的NADP+，与呼吸作用所需的ADP和NADP+是相同的，它们可以通用。7.生长旺盛部位与成熟组织或器官在呼吸效率上有何差异?答：呼吸效率是指每消耗1克葡萄糖可合成生物大分子物质的克数。生长旺盛部位，即生理活性高的部位如幼根、幼茎、幼叶、幼果等，呼吸作用所产生的能量和中间产物，大多数用来合成供细胞生长的如蛋白质、核酸、纤维素、磷脂等生物大分子物质，因而呼吸效率很高。而在生长活动已停止的成熟组织或器官内，呼吸作用所产生的能量和中间产物不是用于合成生物大分子物质，而主要是用于维持细胞活性，其中相当部分能量以热能形式散失掉，因而呼吸效率低。8.如何协调温度、湿度及气体的关系来做好果蔬的贮藏？答：果实蔬菜的贮藏过程中，重要的问题是延迟其完熟。其措施：①降低温度,降低呼吸速率，推迟呼吸跃变的发生。②调节气体成分，降低周围环境中氧气的浓度，增加二氧化碳的含量，或充氮气。这样也可以抑制果实中乙烯的产生，推迟呼吸跃变的发生，并降低其发生的强度。③控制湿度。果蔬是含水量很高的食品，为了保持它们的新鲜，贮藏环境必须保湿，多数果蔬适宜贮藏的相对湿度为80%～90%。根据上述情况，在贮藏果蔬时要协调好温度、湿度及气体的关系。如番茄装箱后用塑料布密封，抽去空气，充以氮气，把氧浓度降至3％～6％，在零度以上温度放置，能使番茄可贮藏3个月以上。甘薯块根贮藏期如温度超过15℃，会引起发芽和病害,低于9℃又会受寒害,如果将贮藏温度调为10～14℃,相对湿度控制为80%～90%，则能安全贮藏至第二春天播种。苹果和大多数蔬菜若用塑料纸(袋)保湿，置4～5℃冷库或冰箱中能贮藏很长的时间。9.呼吸作用与谷物种子贮藏的关系如何?答：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，而且由于呼吸作用的散热提高了粮堆温度，呼吸作用放出的水分会使种堆湿度增大，这些都有利于微生物活动，易导致粮食的变质，使种子丧失发芽力和食用价值。为了做到种子的安全贮藏，①严格控制进仓时种子的含水量不得超过安全含水量。②注意库房的干燥和通风降温。③控制库房内空气成分。如适当增高二氧化碳含量或充入氮气、降低氧的含量。④用磷化氢等药剂灭菌，抑制微生物的活动。