呼吸作用与农业生产杨大旗·第三三讲·(西南农学院植物生理生化教研组)在农业“仁产中,我响、J常常看到这样一些现象:刚收获的谷物或刚采收的茶叶堆放在一起,时间一久,就会发热;胀水地的庄稼总是长得不好;当人进入刚打开的苔窖时会感到窒息,:以:至引起死亡·一。这些现象说明甚么?原来它和植物的呼吸作用有着密切的关系。一、呼吸作用是怎么一回事植物和动物一样,也具有呼出二氧化碳,吸进新鲜氧气的“吐故纳新”过程。植物从周围环境中吸收游离氧气,并在一系列酶的作用下,氧化某些有机化合物,释放出能量,最后生成二氧化碳和水,这个过程,就是植物的呼吸作用。可用下式表示:C。H,:O。+6HZO+602—,6CO:+12H20+674千卡但当植物处于缺氧情况日j一(如土壤板结、淹水或密闭贮藏等),有氧呼吸不能正常进行,便进行无氧呼吸以维持短期的生命活动。由于缺乏游离氧,有机胃勿不能彻底氧化分解,最后生成酒精和二氧化碳,只能放出少部分能量。这个过程的反应式如下:C。H12O。—、ZCZHSOH+ZCOZ+24千卡从上述两个反应过程可以看出,消耗同量的呼吸底物,无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸少得多,形成的中间产物也不多,因而也就影响正常的代谢活动。同时无氧呼吸积累的酒精,还容易使植物受到毒害。可见无氧呼吸是植物为了生存,对不良环境的一种适应性措施。呼吸作用是植物新陈代谢中重要的生理过程,它在植物生命活动中具有多方而的意义:(,)呼吸作用是生命的标志。任何活的植物及其器官、组织、细胞,无论自天黑夜,都要进行呼吸作用。一旦呼吸停止,就意味着机体的死亡,生命的结束。(二)呼吸作用供给植物正常生活所需的能量。植物生长发育过程中,对水肥的吸收、物质的合成、细胞的分裂⋯⋯等,都需要能量供应,如果呼吸作用受阻,必然影响植物的正常生长发育。(三)呼吸作用是植物体内物质转变的中心环节。组成植物体的碳水化合物、脂肪、蛋白质、核酸、维生素等有机物质,都是直接或间接通过呼吸作用的中间休作原料合成的。呼吸停止,物质转化就不能正常进行。(四)呼吸作用还能增强对伤、病的抵抗力。旺盛的呼吸有利于伤口愈合,使之迅速木栓质化,以防止病菌的入侵。某些已染病的植物组织,通过加强呼吸,可将毒素迅速氧化分解,减少危害,增强免疫力。四川农业科技但事物总是一分为二的,既要看到呼吸作用在新陈代谢中的重要性,也要看到它是消耗植物体内有机物质的过程。对旺盛生长的植物而言,要保持相当的呼吸水平;但对贮藏的种子、果蔬等则应使呼吸作用适当减弱,才能达到久贮不烂,保质保鲜的目的。呼吸作用的强弱,可以用仪器测定出来。其大小通常用呼吸强度表示:呼吸强度=释放CO:毫克l干重(克)·小时二、呼吸作用是怎橄进行的根据植物在不同情况下吸收氧气、呼出二氧化碳的反应,可将植物的呼吸作用分为光呼吸和暗呼吸。前者是在光合细胞的过氧化体中进行的,称为过氧化体呼吸。它需要光的诱发才能发生,所以又叫光呼吸。后者是在活细胞的线粒体中进行的,它在任何时候都可进行,故称线粒体呼吸或暗呼吸。下面主要介绍暗呼吸。植物呼吸作用的化学过程非常复杂,要经历几个主要阶段,(图1)几十个不同的生物化学反应,每一个反应都有一种特定的酶参与催化。如果是以葡萄糖作为呼吸底物,在有氧的情况下,首先要经过糖的酵解作用、三狡酸循环、电子传递和氧化磷酸化作用,最后被彻底氧化成二氧化碳和水。如果环境缺氧,则到达丙酮酸后,便走酒精发酵的途径。所以,酵解作用是有氧呼吸CO:0l萄萄扩N八D刁扩醉解卜鲤酬二接.循耐一哪电子传述氧1畔酸化灯下刁几O图1呼吸作用过程示意图月TP和无氧呼吸都要经历的共同阶段,丙酮酸是水分岭。(图2)酵解作用有氧菊萄摘-------一‘丙酮酸一、CO三梭酸循环无氧电子片递一、H20氧化磷酸化(有氧呼吸)CO,个一!一,乙醛一,酒精丫攘氧呼吸或发酵)图2有妞呼吸与无叙呼吸途径有氧呼吸在酵解作用和三狡酸循环过程中,产生很多中间体,它们是合成纤维素、脂肪、蛋白质、核酸、叶绿素等的原料。可见呼吸作用是植物体内物质转化的中心。在呼吸作用的降解过程中,除产生大量的中间体用以合成其他有机物质以外,与此同时,还伴随着能量的缓慢释放。这些能量一部分经底物磷酸化作用直接形成一种高能1980年第4期物质一腺三磷(A...
