第4章植物的呼吸作用习题和题解08级园艺设施1.docx
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第4章植物的呼吸作用习题和题解08级园艺设施1.docx
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第4章植物的呼吸作用习题和题解08级园艺设施1
第4章植物的呼吸作用
大体内容:
4.1. 呼吸作用的概念及其生理意义
呼吸作用是生活细胞在一系列酶的催化下,把作为呼吸底物的有机物进行氧化分解并释放能量的进程。
呼吸作用依照其需氧情形,可分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。
在正常情形下,有氧呼吸是植物进行呼吸的主要形式,但至今仍保留着无氧呼吸的能力,在缺氧条件下,植物能够进行短暂的无氧呼吸。
呼吸作用是高等植物的重要生理功能。
呼吸作用停止,就意味着生物体的死亡。
1.呼吸作用将植物体内的有机物质不断氧化分解,并将释放出的能量通过氧化磷酸化作用转换成ATP,供植物体内其它生理活动所需要;
2.呼吸代谢的许多中间产物是植物体内氨基酸、蛋白质、脂肪、激素、次生代谢物质合成的原料。
所以,呼吸作用是植物体内物质代谢与能量代谢的中心。
3.呼吸作用能够增强植物的抗病能力。
4.提供还原力(NADH 、NADPH),用于物质合成进程等。
4.2 呼吸代谢多条途径
呼吸作用通过量条途径控制其他生理进程的运转,同时,呼吸作用本身又受到基因和环境因素的调控。
呼吸代谢的多样性是植物长期进化进程中形成的一种对多变环境的适应性表现。
呼吸代谢多条线路理论的内容包括三个多样性:
1.呼吸化学途径的多样性 包括有EMT`、PPP、TCA、GAC等。
EMP-TCA循环是植物体内有机物质氧化分解的重要途径,而PPP途径和抗氰呼吸在植物呼吸代谢中也占有重腹地位。
在植物衰老时,PPP会增强,植物感病时、跃变型果实抗氰呼吸会增强。
有氧呼吸和无氧呼吸的一路途径是糖酵解。
2呼吸链电子传递途径多样性,包括主链细胞色素系统、抗氰支路等。
3呼吸作用结尾氧化系统多样性,包括细胞色素氧化酶、抗氰氧化酶、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶。
植物依赖于呼吸代谢多样性,适应于复杂、多变的环境条件。
4.3电子传递与氧化磷酸化
呼吸链传递体能够把代谢物脱下的电子有序地传递给氧生成水。
呼吸传递体有两大类:
氢传递体(NAD、FMN、FAD、UQ)和电子传递体(细胞色素系统、铁硫蛋白)。
在电子传递的同时,偶联ADP和Pi生成ATP。
即氧化磷酸化作用。
氧化磷酸化的活力指标是P/O比。
呼吸作用中,伴隨着有机物的氧化分解,贮存在有机物中的能量慢慢释放出来,因此呼吸作用是一个放能的进程。
呼吸进程中释放的能量,一部份以热的形式散失于环境中,其余的则贮存在某些含有高能键(如特殊的磷酸键和硫酯键)的化合物ATP、乙酰CoA中,供植物生命活动所需用。
另外,底物水平磷酸化也能够形成ATP,例如糖酵解进程中,磷酸甘油酸脱水形成高能磷酸键,转移到ADP生成ATP,ATP是细胞内能量转变和贮存的主要形式。
植物呼吸代谢各条途径都可通过中间产物、辅酶、无机离子及能荷加以反馈调节。
4.4 影响呼吸作用的因素
植物呼吸作用的指标主要有两个,即呼吸速度(呼吸强度)和呼吸商(呼吸系数)。
植物呼吸代谢受内、外多种因素的影响。
一般来讲,凡是生长迅速的植物种类、器官组织和细胞,其呼吸作用较旺盛。
呼吸底物含量的增加,能够提高呼吸速度。
呼吸底物的性质影响呼吸商的大小。
影响呼吸速度的外界条件,以温度、氧气、二氧化碳为最重要。
一般是温度升高呼吸速度也升高,有必然的温度系数,呼吸作用达最高值后由于酶蛋白变性而下降。
温度降低,呼吸速度下降,直至停止呼吸。
氧气是有氧呼吸不可缺少的,但有氧饱和点存在。
氧气不足,呼吸速度下降,并会产生无氧呼吸,时刻久了,会伤害植物乃至死亡。
在缺氧条件下提高氧浓度,无氧呼吸会减弱,并会出现无氧呼吸消失点。
当外界二氧化碳浓度增加时,呼吸速度会下降,实验证明,当二氧化碳浓度高于5%时,呼吸作用会受到明显的抑制。
在必然范围内,呼吸速度隨组织含水量的增加而升高。
机械损伤会引发伤呼吸发生。
4.5呼吸作用与农业生产
果实在成熟进程中,有一个呼吸速度突然升高的现象,称为呼吸跃变。
香蕉、苹果、番茄属于呼吸跃变型果实,柑桔、柚子属于非呼吸跃变型果实。
在果实贮藏中,可通过降温、降低氧含量,推延呼吸跃变的发生,可延长贮藏时刻,维持果实的品质。
对果蔬还可采用”自体保藏法”,即依托果蔬本身呼吸释放的二氧化碳,抑制自身的呼吸作用,能够延长贮藏时刻。
在农业生产上,许多农业办法都是为了保证作物呼吸作用的正常进行,如早稻浸种时要换水,催芽时要翻动,水田的浅灌勤灌、排水晒田等。
为了使粮食安全贮藏,则应严格控制种子安全含水量,降低呼吸速度,并可采用减氧充氮调气技术,达到安全贮藏的目的。
自测题
一、名词解释
1.呼吸作用 2.有氧呼吸 3.无氧呼吸 4.呼吸速度5.呼吸商 6.呼吸链 7.糖酵解8.三羧酸循环9.戊糖磷酸途径 10.巴斯德效应 11.抗氰呼吸 12.能荷 O14.无氧呼吸消失点15.氧化磷酸化16.结尾氧化酶17.温度系数18.生长呼吸 19.维持呼吸20.硝酸盐呼吸21.伤呼吸22.盐呼吸23.反馈调节24.生物氧化25.呼吸作用氧饱和点26.呼吸跃变27.细胞色素氧化酶
28.酒精发酵 29抗氰氧化酶 30.安全含水量
二、缩写符号翻译
C1
三、填空题
1.除绿色细胞可直接利用太阳能进行光合作用外,其它各类植物细胞生命活动所需 能量(ATP)都依托 提供。
2.有氧呼吸的特点是有 参与,底物氧化降解 ,释放的能量 。
3.无氧呼吸的特点是无 参与,底物氧化降解 ,释放的能量 。
4.高等植物通常以 呼吸为主,在特定条件下也可进行 。
5.呼吸作用包括 和 两大类型。
6.产生丙酮酸的糖酵解进程是 和 的一路途径。
7.植物组织衰老时,PPP途径在呼吸代谢中所占比例 。
8.EMP途径是在 中进行的,PPP途径是在 中进行的,酒精发酵是在 中进行的,TCA循环是在 中进行的。
9.电子传递和氧化磷酸化的酶系统位于 。
10.组成呼吸链的成员可分为 传递体和 传递体。
11.植物呼吸作用结尾氧化酶有 、 、 、 和 。
12.细胞完成有氧呼吸需经历三个持续的进程,它们依次是 , 和 。
13.呼吸作用是维持植物生命活动所必需的,是植物体内 和 代谢的中心。
14.细胞色素氧化酶是含金属 和 的氧化酶。
15.能破坏氧化磷酸化作用的物质有两类,它们是 和 。
16.苹果削皮后会出现褐色,这是 酶作用的结果,该酶中含有金属 。
17.天南星科海芋属植物开花时放热很多,这是因为它进行 的结果。
18.真核细胞中1mol葡萄糖完全氧化时,净得 个ATP
19.原核细胞中1mol葡萄糖完全氧化时,净得 个ATP
20.线粒体氧化磷酸化活力的一个重要指标是 。
21.若是细胞中腺苷酸全数为ATP,则能荷为 。
22.若是细胞中腺苷酸全数为AMP,则能荷为 。
23.以葡萄糖为呼吸底物并完全氧化时,呼吸商是 。
24.以脂肪或蛋白质为呼吸底物时,呼吸商 。
25.对同一种植物而言,其呼吸作用的最适温度老是 光合作用的最适温度。
26.生殖器官的呼吸作用比营养器官 ,种子内胚的呼吸作用比胚乳 。
27.植物组织受伤时,呼吸速度 。
28.植物呼吸作用的最适温度一般在 之间。
29.早稻浸种催芽时,用温水淋种和时常翻种,目的是 。
30.“自体保藏法”是一种简便的果蔬贮藏法,但容器中CO2浓度不能超过 。
31.油料种子的安全含水量 淀粉种子的安全含水量。
32.果实成熟时发生呼吸跃变的果实有 、 、 ,不发生呼吸跃变的果实有 、 、 。
四、选择题(单选或多选)
1.苹果贮藏久了,组织内部会发生( )。
A.抗氰呼吸 B.酒精发酵 C.糖酵解 D.乳酸发酵
2.在植物正常生长条件下,植物细胞中葡萄糖降解主如果通过( )。
A.PPP B.EMP-TCA C.EMP D.TCA
3.植物呼吸速度最高的器官是( )。
A.叶片 B.根 C.茎 D.花
4.水稻、油菜等种子形成进程中,PPP所占比例( )。
A. 下降 B.上升 C.不变 D.不必然
5.植物受旱或受伤时,PPP所占比例( )。
A.下降 B.上升 C.不变 D.不必然
6.高等植物的无氧呼吸能够产生( )。
A.乙醛酸 B.苹果酸 C.甘油酸 D.酒精或乳酸
7.无氧呼吸中氧化作用所需要的氧来自细胞内( )。
A.水分子 B.被氧化的糖分子 C.乙醇 D.乳酸
8.在呼吸链中的电子传递体是( )。
A.细胞色素系统 B.NAD+ C.FAD D.Fe-S
9.交替氧化酶(抗氰氧化酶)途径的P/O比值( )。
A.1 B.2 C.3 D.0
10.氧化磷酸化形成ATP的进程是( )。
A.放能进程 B.贮能进程 C.既有放能进程也有贮能进程 D.不必然
11.在植物体内多种氧化酶中,含金属的氧化酶是( )。
A.细胞色素氧化酶 B.酚氧化酶 C.黄素氧化酶 D.抗坏血酸氧化酶
12.戊糖磷酸途径的主要调节物是( )。
A.ATP B.ADP C.NADPH D.NADH
13.从种子萌生到形成幼苗,全数呼吸几乎都属于( )。
A.生长呼吸 B.维持呼吸 C.有氧呼吸 D.无氧呼吸
14.若是糖的分解完尽是通过EMP-TCA途径,那么C1/C6应( )。
A.>1 B.<1 C.=1 D.无法肯定
15.正常情形下,Cytaa3承担细胞耗氧量的( )。
A.80% B.60% C.40% D.25%
16.绿色植物进行无氧呼吸时的产物是( )。
A.CO2、ATP B.CO2、乳酸 C.ATP、H2O、酒精
D.ATP、CO2和酒精或ATP和乳酸
17.植物处于感病、衰老条件下,葡萄糖降解主如果通过( )。
A.PPP B.TCA C.EMP-TCA D.EMP,
18.当植物组织从有氧条件下转移到无氧条件下,EMP速度加速,其原因是( )。
A.ATP增加 B.ADP与Pi减少 C.NADH2积累 D.柠檬酸与ATP减少
19.在叶片中,可能在呼吸与光合两大进程中共用的含磷化合物有( )。
A.赤藓糖-4-磷酸 B.核糖-5-磷酸 C.甘油醛-3-磷酸 D.果糖-1,6-二磷酸
20.丙酮酸在细胞内生化反映的去向有( )。
A.TCA B.丙氨酸 C.PPP D.乙醇
五、判断题:
1.既不消耗O2,也不释放CO2的呼吸作用是不存在的。
( )
2.无氧呼吸是指不吸收O2,但能释放CO2的呼吸。
( )
3.有氧呼吸中氧气并非直接参加到TCA循环中去氧化底物,但TCA循环只有在有氧
条件下才能进行。
( )
4.制作红茶时,需要抑制多酚氧化酶的作用。
( )
5.制作绿茶时,需要借助多酚氧化酶的作用。
( )
6.生物氧化是在细胞内常温、常压及生理PH条件下进行的,能量是集中释放的。
( )
7.2、4-二硝基苯酚可阻断呼吸链上的电子传递,从而阻止ATP形成。
( )
8.在绿色细胞中,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不 能被光合作用所利用。
9.当植物细胞内NADPH积累时,会对PPP途径起反馈抑制作用。
( )
10.低温通过降低细胞中蛋白质含量而影响到呼吸速度。
( )
11.若是以己糖作为呼吸底物,当细胞在缺氧条件下进行酒精发酵时,呼吸商会接近于1。
( )
12.呼吸跃变是由于果实内ABA积累所致。
( )
13.CoQ是呼吸链的一员,它能够同时传递电子和H+。
( )
14.抗氰呼吸进程中,ATP形成显著减少,形成的热能增加。
( )
15.用解偶联剂处置植物细胞,能够增加热能的释放。
( )
16.在解偶联剂存在时,1molFADH2经呼吸链被完全氧化后可形成1molATP。
( )
17.过氧化氢酶催化H2O2形成H2O的进程中,H2O2既可作为电子供体,也可作为电子受体。
( )
18.乙醇酸氧化酶也是一种黄素蛋白酶。
( )
19.呼吸作用中,底物分解所释放的能量只有通过呼吸链上的氧化磷酸化作用,才能
形成ATP。
( )
20.EMP、TCA循环中,均存在受ADP(或ATP)增进或抑制的酶。
( )
21.总的来讲,呼吸作用是一个释放能量的氧化还原进程。
( )
22.能荷水平是调节细胞中合成ATP反映和利用ATP反映的重要因素。
( )
23.干旱能增强植物体内的氧化磷酸化作用,提高植物细胞能荷水平,使植物生长受到影响乃至死亡。
( )
24.呼吸商大小取决于底物分子中相对含氧量的高低,含氧量高,呼吸商也高。
( )
25.小麦感染锈病后,体内酚氧化酶活性降低。
( )
26.油料种子萌生阶段的葡萄糖异生进程是在乙醛酸体、线粒体和细胞质中按序进行的。
( )
27.涝害造成的植株死亡,其中的一个重要原因是根系长时刻进行无氧呼吸、积累酒精,引发根系细胞中毒。
( )
28.对同一植物而言,其呼吸作用的最适温度一般低于光合作用的最适温度。
( )
29.绿色细胞中不存在细胞色素氧化酶。
( )
30.与细胞色素氧化酶相较,黄酶对氧的亲和力低,但对温度的转变反映不敏感。
( )
六、简答题:
1.呼吸作用的生理意义是什么?
2.戊糖磷酸途径的生理意义是什么?
3.呼吸作用中己糖完全分解的代谢途径有哪几条?
各在细胞的什么部位进行?
4.糖酵解和戊糖磷酸途径的调节酶各是什么?
受到如何调节?
5.氧为何抑制糖酵解和发酵作用?
6.长时刻无氧呼吸,植物为何会死亡?
7.植物组织受伤时,呼吸速度为何会加速?
8.制作绿茶时,为何要把摘下的茶叶当即焙火杀青?
9.粮食贮藏进程中为何要降低呼吸速度?
10.呼吸跃变与果实成熟的关系如何?
可采取如何的办法来延长果实的贮藏时刻?
11.果实成熟时产生呼吸跃变的原因是什么?
12.呼吸作用与光合作用的辨证关系表此刻哪些方面?
13.TCA循环的要点及生理意义是什么?
14.呼吸作用中,糖分解代谢的调节方式有哪些?
15.简述呼吸作用与农业生产的关系。
七、论述题:
1.试说出几个植物体内需要由呼吸作用直接提供能量的生理进程和不需要由呼吸作用直接提供能量的生理进程。
2.试对暗呼吸和光呼吸进行比较。
3.如何证明组织中是不是有PPP途径发生,及在己糖分解进程中所占比例大小?
4.试述水分吸收、矿质营养,有机物质合成与呼吸作用的关系。
5.如何理解汤佩松先生提出的植物呼吸代谢多条途径的观点?
6.植物抗氰呼吸的散布及其生理意义。
7.呼吸作用和光合作用之间的彼此依存关系表此刻哪些方面?
8.如何协调温度、湿度及气体的关系来做好果蔬的贮藏?
自测题解答
一、名词解释:
一、呼吸作用(respiration):
指生活细胞内的有机物质,在一系列酶的催化下,慢慢氧化降解并释放能量的进程。
二、有氧呼吸(aerobic respiration):
指生活细胞在氧气的参与下,把体内的有机物质完全氧化分解为二氧化碳和水并释放能量的进程。
3、无氧呼吸(anaerobic respiration):
在无氧条件下,细胞把体内的有机物质分解为不完全的氧化产物并释放能量的进程。
也称发酵作用。
4、呼吸速度(respiratory rate):
单位鲜重、干重的植物组织在单位时刻内所释放二氧化碳的量或吸收氧气的量。
也称号吸强度。
五、呼吸商(respiratory quotient, RQ):
在一按时刻内,植物组织释放二氧化碳的摩尔数与吸收氧气的摩尔数之比。
也称号吸系数,简称RQ。
六、呼吸链(respiratory chain):
呼吸代谢中间产物的电子和质子,沿着一系列有顺序的电子传递体传递到分子氧的总轨道。
7、糖酵解(glycolysis,EMP):
在细胞质内发生的,由葡萄糖分解为丙酮酸的进程。
简称EMP。
八、三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCAC):
丙酮酸在有氧条件下,通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环慢慢分解为二氧化碳的进程。
又称为柠檬酸环或Kreds环,简称TCA循环。
九、戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway):
在细胞质内进行的葡萄糖直接氧化降解为二氧化碳的酶促反映进程。
简称PPP或HMP。
10、巴斯德效应(Pasteur effect):
由巴斯德发觉的氧气抑制发酵作用的现象。
1一、抗氰呼吸(cyanide resistant respiration):
指某些植物的组织或器官在氰化物存在的情形下仍能进行的呼吸。
参与抗氰呼吸的结尾氧化酶为交替氧化酶(抗氰氧化酶)。
1二、 能荷(energy charge):
是对细胞内腺苷酸ATP-ADP-AMP体系中可利用的高能磷酸键的一种气宇。
其数值为:
(ATP+)/(ATP+ADP+AMP)。
13、糖酵解(glycolysis,EMP):
在细胞质内发生的,由葡萄糖分解为丙酮酸的进程。
简称EMP。
14、无氧呼吸消失点(anaerobic respiration extinction point):
使无氧呼吸完全停止时环境中最低的氧浓度。
称无氧呼吸熄灭点。
1五、氧化磷酸化(oxidativephosphorylation):
指与呼吸链上的氧化进程相偶联的由ADP和无机磷酸形成ATP的作用。
1六、结尾氧化酶(terminal oxidase):
处于生物氧化一系列反映的最结尾,将底物脱下的氢或电子传递给分子氧,形成水或过氧化氢的氧化酶。
17、温度系数(temperature coefficient,Q10):
温度每升高10°C,呼吸强度所增加的倍数。
18、生长呼吸(growth respiration):
呼吸作用所产生的能量和中间产物主要用来合成植物生长所需要的物质,这种呼吸称为生长呼吸。
19、维持呼吸(maintenance respiration):
呼吸作用所产生的能量除部份用于维持细胞存活外,大部份以热能形式散失,这种呼吸称为维持呼吸。
20、硝酸盐呼吸(nitrate respiration):
在发生硝酸盐还原时,以硝酸盐代替分子氧作为氧化剂,细胞耗氧量减少,这种呼吸称为硝酸盐呼吸。
21、伤呼吸(wound respiration):
植物组织因受到伤害而增强的呼吸。
其呼吸增强原因为:
修复伤口需要合成大量细胞结构物质,通过增加呼吸作用为其提供中间产物和能量;另外,为了避免病菌侵染,细胞中酚酶活性增强,致使细胞耗氧量增加
22、盐呼吸(salt respiration):
将植物幼苗从蒸馏水转移到稀盐溶液时,其根系呼吸速度增加,这种呼吸称为盐呼吸。
23、反馈调节(feedback regulation):
指整个反映体系中某些中间产物或终产物对其前面某一步反映速度所产生的影响。
使反映速度加速的称为正反馈,使反映速度减慢的称为负反馈。
24、生物氧化(biological oxidation):
有机物质在生物体内发生的氧化作用。
包括消耗氧,生成二氧化碳和水并放出能量的进程。
25、.呼吸作用氧饱和点(respiration oxygen saturation point):
必然条件下,当氧浓度升高到某一值时,呼吸速度再也不增加,这时环境的氧浓度称为呼吸作用氧饱和点。
26、呼吸跃变(respiration climacteric):
果实成熟进程中,呼吸速度突然上升,然后又专门快下降的现象。
27、细胞色素氧化酶(cytochrome oxidase):
是植物体内最重要的结尾氧化酶,包括和,含有两个铁卟啉和两个铜原子,其作用是将上的电子传给氧,生成水。
28、酒精发酵(alcoholic fermentation):
植物的一种无氧呼吸方式,反映的产物是.酒精和二氧化碳。
29、抗氰氧化酶(cyanide resistant respiration):
又称交替氧化酶,该酶活性中心含有铁,其功能是将经泛醌和FP传来的电子交给氧生成水。
30、安全含水量(safety water content):
是指能使种子安全贮藏的种子的含水量,也称为安全水。
如禾谷类种子为12%~14%。
二、缩写符号翻译:
1、C6/C1比:
用14C标记的C6-葡萄糖和C1-葡萄糖别离饲喂植物组织后所释放的14CO2之比值
2、Cyt:
细胞色素 3、CoQ:
辅酶Q 4、DNP:
2,4-二硝基苯酚 5、EMP:
糖酵解
6、FAD:
黄素腺嘌呤二核苷酸 7、FMN:
黄素单核苷酸 8、FP:
黄素蛋白
9、GSSG:
氧化态谷胱甘肽 10、PAL:
苯丙氨酸解氨酶 11、PPP:
磷酸戊糖途径
12、RPPP:
还原磷酸戊糖途径 13、RQ:
呼吸系数,呼吸商 14、TCAC:
三羧酸循环
15、UQ:
泛醌
三、填空题:
1、呼吸作用 2、氧气,完全,多 3、氧气,不完全,少 4、有氧,无氧呼吸(或发酵)
5、有氧呼吸,无氧呼吸 6、有氧呼吸,无氧呼吸 7、增加 8、细胞质,细胞质,细胞质,线粒体
9、线粒体内膜 10、氢,电子 11、细胞色素氧化酶,交替氧化酶,酚氧化酶,抗坏血酸氧化酶,乙醇酸氧化酶 12、EMP、TCA、氧化磷酸化 13、有机物质,能量 14、铜,铁 15、解偶联剂,电子传递抑制剂 16、酚酶,铜 17、抗氰呼吸 18、36 19、38 20、P/O比 21、100% 22、0 23、1 24、<1 25、高于 26、强,
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