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第5章 植物的 呼吸作用 respiration
Life on Earth depends on flow of energy from sun
?1 呼吸作用的概念和生理意义 ?2 植物呼吸代谢途径 –有氧呼吸（aerobic respiration） –无氧呼吸（anaerobic respiration） ?3 植物体内呼吸电子传递途径(electron transport chain) 的多样性 –3.1 细胞色素电子传递途径 –3.2 交替氧化酶途径及意义
? 4 植物呼吸作用的调节
? 5 影响呼吸作用的因素
呼吸速率与呼吸商 呼吸速率的测定
? 6 呼吸作用的实践应用
1.1 呼吸作用的概念
呼吸作用(respiration)是氧化有机物并释放 能量的异化作用(disassimilation) 。
有氧呼吸(aerobic respiration) 指生活细胞利用分子氧将体内的某些有机物 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(anaerobic respiration) 一般指生活细胞在无氧条件下利用有机物分 子内部的氧 ,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。 呼吸作用的底物(respiratory substrate)：
糖、氨基酸、脂类
有氧呼吸反应式：
1.2 呼吸作用的生理意义
? 1. 为植物生命活动提供能量 （ATP） ? 2. 为植物体内有机物质的生物合成提供还原力如 NADPH、 NADH、FADH2
无氧呼吸反应式：
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? 3. 中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料 ? 4. 在植物抗病免疫方面有着重要作用
1.3. 线粒体Mitochondrion结构与功能
? 线粒体是进行呼吸作用的细胞器 ? 形态：椭圆型，直径0.5-1.0微米，
长1-2微米
? 双层膜结构：
外膜：蛋白质少，脂类多，膜透性大
内膜：蛋白质较多，膜透性小，氧化磷酸化和呼吸电子传递场所 基质：内膜的内侧空间，可溶性部分 三羧酸循环地点 膜间空间(intermembrane space)：线粒体内膜与外膜之间的
空隙，内含许多可溶性酶底物和辅助因子。
内膜向中心内陷，形成片状或管状的皱褶， 称为嵴(cristae)，由于嵴 的存在，使内膜 的表面积增加，利于呼吸过程中的酶促反应。
? 在线粒体内膜的内侧表面有许多小而带柄的颗粒， 即ATP合酶复合体，它是合成ATP的场所。
2 植物呼吸代谢途径
? ? ? ? ? ? 2.1 糖酵解(Glycolysis，EMP) 2.2 无氧呼吸（Fermentation） 2.3 三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，TCAcycle） 2.4 戊糖磷酸途径 (pentose phosphate pathway,PPP) 2.5 乙醛酸循环 (glyoxylic acid cycle,GAC) 2.6 乙醇酸氧化途径 (glycolic acid oxidation pathway, GAOP)
? Overview of respiration pathway
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2.1 糖酵解 Glycolysis
? EMP pathway
Meyerhoff-Parnass) (Embden-
? 部位：细胞质cytosol ? 总反应式： 淀粉/蔗糖－>丙酮酸 ? 丙酮酸pyruvate ：是无氧和
有氧呼吸的分水岭
己糖
Glycolysis and tricarboxylic acid cycle
丙 酮 酸
总反应式：
C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi ? 2CH3COCOOH + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
糖酵解 Glycolysis
糖酵解glycolysis的生理意义 (1)EMP 是有氧呼吸和无氧呼吸的共同途径，在 丙酮酸这一步分道扬镳； (2)糖酵解过程中产生的一系列中间产物, 在呼吸 代谢和有机物质转化中起着枢纽作用。 (3) 对于厌氧生物来说,糖酵解是糖分解和获取能 量的主要方式。 (4)EMP中除了己糖激酶、果糖磷酸激酶、 丙酮 酸激酶所催化的反应以外,其余反应均可逆转, 这就为糖异生作用提供了基本途径。
2.2 无氧呼吸（发酵） Fermentation
? 无氧状态下糖酵解的后续过程。 主要在缺氧状态下的植物或微生物中发生 ? 包括酒精发酵alcohol和乳酸发酵lactate两 种方式 旅鸫享受火棘 的成熟浆果 （酒精发酵）
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无氧呼吸（发酵） Fermentation
有 氧
厌 氧 － 发酵
线 粒 体
细胞质 cytosol
用于发面的单细 胞真菌酵母
成熟葡萄上存在野生酵母； 酿酒葡萄使用的酵母菌株, 当乙醇含量14％以下保持 活力
Lactic Acid Fermentation 乳酸发酵
Alcoholic Fermentation 酒精发酵
无氧呼吸为植物提供暂时的能量来源（产生少量的ATP）， 使植物适应短期缺氧条件（淹水、土壤板结等）； 产生乙醇或乳酸，植物不能长期生存在缺氧的条件中
? NAD+与NADH的周转与丙酮酸还原之间的关系
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2.3 三羧酸循环 TriCarboxylic acid Cycle, TCA cycle 又称柠檬酸循环(citric acid cycle) ? 有氧时，丙酮酸进入线粒体，经过一系列中 间步骤最终彻底氧化成CO2和H2O的过程； ? Krebs cycle (Nobel Prize) ? TCA cycle 因其循 环中所含的3个羧基的中间产物而得名 ? 反应地点: 线粒体基质mitochondrial matrix中 (除琥珀酸脱氢酶)
呼吸链
?
Reactions and enzymes of citric acid cycle.
2丙酮酸＋8NAD＋＋2FAD＋2ADP＋2Pi+4H2O －－> 6CO2＋2ATP＋8NADH＋8H＋＋2FADH2
Overview of aerobic respiration
p114
TCA cycle的要点
? 丙酮酸彻底被氧化为CO2(×3)，即为呼吸中释放CO2 ? 5次脱H过程，形成高能物质：4 NADH + 1 FADH2 ? 形成ATP (×1) 琥珀酰CoA底物水平磷酸化 ? 生成的NADH和FADH2，电子传递偶联氧化磷酸化生成 ATP ? TCA既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径； 又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相 互转变。
2.4 戊糖磷酸途径 Pentose Phosphate Pathway, PPP
? 独立于EMP-TCA途径之外，由G-6-P直接氧 化脱氢，故又名为： – 葡萄糖直接氧化途径； – 己糖磷酸途径； – 己糖磷酸旁路 ? 在细胞质中进行 ? 非主要途径：
– PPP普遍存在，特别是在植物感病、受伤、干旱时， 该途径可占全部呼吸的50%以上
?氧化阶段：G-6-P至 Ru-5-P ，2次脱H和1次脱羧 ?非氧化阶段： Ru-5-P经过 一系列分子内部重排，形成 F-6-P和G-3-P
Pentose Phosphate Pathway
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戊糖磷酸途径PPP的作用
? 在EMP－TCA途径之外，糖分解不易受阻，扩大植物适应能力： – 玉米根系遇2,4-D等除草剂时，该途径增强 ? 中间产物与核酸、细胞壁结构物质(木质素等)及激素合成相关。 – E4P和PEP可合成莽草酸，再合成芳香族氨基酸 – 合成与植物生长、抗病性有关的木质素、绿原酸、咖啡酸 ? 生成NADPH，为合成脂肪的主要还原力 – 油菜与大豆结荚期，种子内PPP增强，与其中脂肪积累相关 – NADPH参与脂肪酸、固醇等的生物合成、非光合细胞的硝酸 盐、亚硝酸盐的还原以及氨的同化 ? 与抗病性相关，抗病性强的品种，该支路发达： – 感染锈病的小麦叶片，靠该支路加强呼吸
2.5 乙醛酸循环 Glyoxylic Acid Cycle, GAC
? 脂肪酸经β-氧化分解为乙酰CoA，在乙醛酸体 （glyoxysome）内生成琥珀酸、乙醛酸、苹果 酸和草酰乙酸的酶促反应过程，称为乙醛酸循 环（glyoxylic acid cycle, GAC）素有“脂肪呼吸” 之称。 ? 该途径中产生的琥珀酸可转化为糖 ? 异柠檬酸裂解酶与苹果酸合酶是GAC中两种特 有的酶类
乙醛酸循环 Glyoxylic Acid Cycle
异柠檬酸裂解酶 苹果酸合成酶
乙醛酸循环 Glyoxylic Acid Cycle GAC
三羧酸循环 tricarboxylic acid cycle TCA
? 乙醛酸循环可以看成是三 羧酸循环的一个支路，它 在异柠檬酸处分支，绕过 了三羧酸循环的两步脱羧 反应，因而不发生氧化降 解。 ? 除了异柠檬酸裂解酶和苹 果酸合酶外，其余的酶都 与三羧酸循环的酶相同。
GAC and TCA
乙醛酸循环是富含脂肪的油料种子所 特有的一种呼吸代谢途径
? 油料种子在发芽过程中，细胞 中出现许多乙醛酸体 ? 贮藏脂肪首先水解为甘油和脂 肪酸，然后脂肪酸在乙醛酸体 氧化分解为乙酰CoA，并通过 乙醛酸循环转化为糖类 ? 淀粉种子萌发时不发生乙醛酸 循环。
GAC and TCA
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乙醛酸循环的修正
Mettler和Beevers等研究蓖麻种子萌 发时脂肪向糖类的转化: ? 苹果酸直接进入细胞质后再脱氢、 逆着糖酵解途径转变为蔗糖。 ? 在乙醛酸体和线粒体之间存在“苹 果酸穿梭”。 ? 在线粒体中苹果酸脱氢变成草酰乙 酸，草酰乙酸与谷氨酸进行转氨基 反应，生成天冬氨酸与α-酮戊二酸， 并同时透膜进入乙醛酸体，再次发 生转氨基反应，所产生的谷氨酸透 膜返回线粒体，而草酰乙酸，可继 续参与乙醛酸循环。 GAC and TCA
? 通过“苹果酸穿梭”和转氨基反应解决了 乙醛酸体内NAD+的再生和不断补充OAA途 径问题，这对保证GAC的正常运转是至关重 要的。
? 植物 体内 主要 呼吸 代谢 途径 相互 关系
Overview of respiration
2.6 乙醇酸氧化途径,GAOP Glycolic Acid Oxidate Pathway
? 水稻根系特有的糖 降解途径。 ? 关键酶—乙醇酸氧化 酶（glycolate oxidase）。
水稻根系GAOP途径
? 水稻一直生活在供氧不足的淹水条件下，当根际土 壤存在某些还原性物质时，水稻根中的部分乙酰 CoA不进入TCA循环，而是形成乙酸 ? 乙酸在乙醇酸氧化酶及多种酶类催化下依次形成乙 醇酸、乙醛酸、草酸和甲酸及CO2，并且每次氧化 均形成H2O2 ? H2O2氧化水稻根系周围的各种还原性物质（如H2S、 Fe2+等），从而抑制土壤中还原性物质对水稻根的 毒害，以保证根系旺盛的生理机能
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2.7 植物呼吸代谢途径的多样性
? 植物在长期进化过程中对多变环境的适应表现 ? 然而，植物体内存在着的多条化学途径并不是 同等运行的 ? 随着不同的植物种类、不同的发育时期、不同 的生理状态和环境条件而有很大的差异。
植物呼吸代谢途径的多样性
? TCA：在正常情况下以及在幼嫩的部位，生长 旺盛的组织中 ? 无氧呼吸：在缺氧条件下，丙酮酸有氧分解 被抑制而积累，进行无氧呼吸 ? PPP：在衰老，感病、受旱、受伤的组织中 ? GAC：富含脂肪的油料种子萌发过程中 ? GAOP：水稻根系在淹水条件下 ? 抗氰呼吸
3. 呼吸链电子传递途径的多样性
? 3.1 细胞色素Cytochrome电子传递途径（生化） ? 3.2 交替氧化酶alternative oxidase途径 ? 3.3 其他末端氧化酶terminal oxidase途径
呼吸链（电子传递链） Respiratory (electron transport) chain
? 由位于线粒体内膜上的一系列电子传递体和氢传 递体组成，它们负责把NADH和FADH2上的电子 传递给O2
? 氢传递体：脱氢酶。氢传递体包括一些脱氢酶的 ? 电子传递体：细胞色素和Fe-S蛋白
? 呼吸传递体除了UQ外，大多数组分与蛋白质结合 以复合体形式嵌入膜内
辅助因子，主要有NAD+、FMN（FAD）、UQ等。 它们既传递电子，也传递质子；
呼吸链（电子传递链） Respiratory (electron transport) chain
3.1 细胞色素系统途径
? 在生物界分布最广泛，电子传递主路 ? 电子通过UQ及细胞色素系统到达O2 ? 对鱼藤酮、抗霉素A、氰化物、叠氮化物、 CO都敏感 ? P/O比≤3
Intermembrane Space Mitochondrial Matrix
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3.1.1 电子传递过程
琥珀酸 丙酮酸 异柠檬酸 a-Keto 苹果酸
NADH FMN (Fe-S)n
FADH2 (Fe-S)n
CoQ
复合体Ⅱ
Cytb CytC1 CytC Cyta Cyta3 O2
Complex II
复合体Ⅰ
复合体Ⅲ
复合体Ⅳ
? 4个大的多分子复合体: Complexes I - IV ? 2个移动的载体: – 泛醌(辅酶Q，ubiquinone, UQ) – 细胞色素C (Cytochrome C, Cyt C)
3.1.2 抑制剂Inhibitor
? 抑制电子从NADH到CoQ的传递：
– 安密妥、鱼藤酮、杀粉蝶菌素A
∥
? 抑制电子从Cyt b 到Cyt C1的传递：
– 抗霉素A
∥
∥
? 抑制电子从Cyt a 到Cyt a3的传递：
– KCN、NaN3、CO
Inhibitors of complexes in electron transport chain
3.1.3 氧化磷酸化
? 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）
– 指电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分子氧 生成水，并偶联ADP和Pi生成ATP
? 它是需氧生物合成ATP的主要过程。 ? 底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)
电子传递链抑制剂 Inhibitors of complexes in electron transport chain
– 指伴随着高能磷酸基团的转移或其它高能键的水解 而直接偶联生成ATP
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3.1.3.1 ATP的生成部位
? 形成一个高能磷酸键 ? △G0′≥-30.5kJ/mol, △E0′≥0.158V ? 电子链中: 三个部位的电位差满足此要求，故 在这三个部位可生成ATP.
– NADH与CoQ间 – Cytb与c间 – Cytaa3与O2间
P/O=3 ATP的生成 Mechanism for generation of ATP
★ A T P
★ A T P
★ATP
3.1.3.2 P/O比
? 呼吸作用中每利用一个氧原子，或传递2e， 通过呼吸链传递给氧所产生的ATP分子数。 ? ? ? ? 实际测定表明： NADH呼吸链的P/O=2.5， FADH2呼吸链的P/O=1.5， EMP途径脱氢生成的NADH，P/O=1.5。
3.1.3.3 ATP合酶(ATP synthase)
? 位于线粒体内膜嵴两侧，电 镜下可见圆形颗粒， ? 直径8－10nm ? 1998年Nobel Prize ? 由Fo和F1两个基团构成 ? Fo: 嵌在线粒体内膜上的H+通 道蛋白 ? F1：结合于内膜内表面的水 溶性颗粒蛋白，合成ATP。
3.1.3.4 氧化磷酸化的偶联机理 P.Mitchell化学渗透假说
? NADH传递电子给O2同时，也3次将基质的H+由 内膜内侧泵到内膜外侧 ? 膜外侧的H+高于膜内侧而形成跨膜PH梯度 （△PH）和膜电位差（△Ε），二者构成跨膜 的电化学势梯度（△μH+）质子驱动力 ? 内膜外的H+通过F0-F1（ATP酶）的H+通道进入 线粒体衬质时释放的自由能，驱动ADP和Pi结 合形成ATP
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3.1.3.5 氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂
(1)解偶联剂 (uncoupler)指能对呼吸链产生氧化磷酸化 解偶联作用的化学试剂。如 2， 4-二硝基苯酚 (DNP)。 (2) 抑制剂（ depressant) 不仅抑制 ATP 的形成，还同时 抑制氧的消耗。如寡霉素。 (3)离子载体抑制剂(ionophore depressant)：它不是 H+ 载体，而是可能和某些阳离子结合，生成脂溶性的 复合物，并作为这些离子能够穿过内膜 呼吸链（电子传递链） Respiratory (electron transport) chain
解偶联剂uncoupler ：对电子传递没有抑制 作用，但能抑制由ADP合成ATP的过程。
将e传递的放能过程与ATP形成的贮能过程分离开来， 即解除e传递与磷酸化的偶联； 通过增加膜透性破坏跨膜的H+梯度,但对e传递表现出促 进作用，其现象是促进对O2的消耗，能量白白消耗； (电子传递链空转) 不良环境，如干旱、寒冷、缺K等，亦会破坏磷酸化作 用，导致解偶联
呼吸酶在细胞中的位置
糖酵解、戊糖磷酸途径相关酶 TCA途径相关酶 (琥珀酸脱氢酶除外) 呼吸链、ATP合成相关酶 细胞质 线粒体基质
线粒体内膜
末端氧化酶(terminal oxidase)
? 定义： ? 位于e传递链末端，将底物上脱下的电子最终 传给O2，使其活化并形成H2O或H2O2的酶 ? 分布： ? 存在于线粒体内，本身就是电子传递体；也 存在于细胞质基质和其它细胞器中。
末端氧化酶的多样性
? 细胞色素氧化酶 复合体IV中的Cytaa3，以Cu为辅基，把e传给O2 与O的亲和力最高，占一般呼吸中耗O量的80% ? 交替氧化酶 从CoQ接收e,直接送给O2，生成H2O 该酶对CN－不敏感，所接到的呼吸又称抗氰呼吸 氧化过程中会大量放热 ? 线粒体外的氧化酶
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? 末端氧化酶的多样性 ? Divergent terminal oxidases
? 对氰化物不敏感，氰化物存在时，仍能呼吸 ? 电子自NADH脱下后，传给FMN、Fe-S、UQ、 不经细胞色素电子传递系统，而是经FP和交替 氧化酶传给氧生成水 ? 水杨氧肟酸SHAM是交替途径的专一性抑制剂 ? P/O比为1
3.2 交替途径（抗氰呼吸链） Alternative Oxidase Cyanide-resistant oxidase cyanide resistant respiration
? External NADPH dehydrogenase: 该酶朝向膜间空
间，氧化细胞质中的NADPH；仅传递e,不能跨膜转运H＋
?交替氧化酶
? Rotenone-insensitive NADH dehydrogenase: 该酶
不同于复合体I，对鱼藤酮等不敏感。位于膜内靠基质 的一侧，仅氧化基质中的NADH
? 从NADH脱下的e不通过复合体IV传递给O，因此该途径不受 CN-(N3- or CO)的抑制，即对CN-不敏感，故又称抗氰呼吸
p126
? e沿交替途径传递时，跨膜转运的H+要比 细胞色素氧化酶途径少得多，产生的 pmf要明显降低。 ? e传递释放的能量主要是热量的形式，故 该途径又称放热呼吸
天 南 星 科 植 物 的 佛 焰 花 序
花 室
附 属 体 （上部佛焰花序）
美洲观音莲与乌独百合 等肉穗花序顶端附属体 类似棍棒状，附属体外 层组织含有的线粒体数 远远超过其他组织。 ? 开花时，附属体中的 线粒体通过交替途径 高速呼吸，以热量形 式释放的自由能使组 织的温度比环境温度 高10－20℃，由此使 一些有气味的化合物 挥发（常带有腐烂尸 体气味），以引诱昆 虫传粉。
焰花苞
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海芋属植物的佛焰花序
抗氰呼吸cyanide resistant respiration 的生理意义
? 1. 放热增温，促进植物开花、种子萌发
– 棉花种子吸胀开始时抗氰呼吸占35%，6h后达到70％。
? 除了植物外，一些真菌、 苔藓、藻类及极少数细菌 和动物中，也存在抗氰呼 吸 ? 交替途径与植物抗病性的 关系？ ? 通常，交替氧化酶对O的 亲和力低于细胞色素氧化 酶，e传递以主路进行
? 2. 增加乙烯生成，促进果实成熟
– 1961年梁厚果发现白兰瓜果实成熟期的“跃变呼吸”是由抗氰氧化酶控制 的
? 3. 在防御真菌的感染中起作用
– 甘薯块根组织受到黑斑病菌侵染后抗氰呼吸成倍增长，而且抗病品种感染 组织总是明显高于感病品种感染组织
? 4. 代谢协同调控：
– 分流电子：当细胞含糖量高(如光合作用旺盛)，EMP-TCA循环迅速进行时， 交替氧化酶活性很高。当细胞色素主路电子饱和发生满溢(overflow)时， 交替途径起到了分流电子的作用。 – 交替途径：当细胞色素主路受阻时，抗氰呼吸产生或加强，保证EMP-TCA循环
3.3 未端氧化系统的多样性
? The comparison of various terminal oxidases
线粒体外的氧化酶
? ? ? ? ? 酚氧化酶：多酚氧化酶(儿茶酚氧化酶) 与植物的木质化、木栓化、抗病性有关 受氰化物和CO的抑制 马铃薯块茎、苹果果实受到伤害后出现褐色 制红茶时要揉破细胞，通过酚氧化酶的作用将 茶叶中的酚类(儿茶酚)氧化并聚合红褐色的色素 从而制红茶。制绿茶时先需马上杀青以破坏酚 氧化酶 ? 伤呼吸：植物组织受伤后呼吸增强的部分。它 与酚氧化酶活性增加有关。
线粒体外的氧化酶
? 抗坏血酸氧化酶：细胞质中，将维生素C(抗坏血酸)氧化；
– 与植物的受精作用、能量代谢、物质合成有密切关系； – 对氧的亲和力低，受氰化物抑制，对CO不敏感。
未端氧化酶的多样性
? 植物体内的末端氧化酶的多样性能使植物在一定范围内适应 各种外界环境。 ? 细胞色素氧化酶对O2的亲和力大，所以在低氧浓度时仍能发 挥作用。 ? 酚氧化酶、黄酶对氧的亲和力较低，故只能在高O2时起作用。 ? 在苹果果肉外以酚氧化酶和黄酶为主，而内部以细胞色素氧 化酶为主。 ? 细胞色素氧化酶对温度最敏感，黄酶对温度不敏感，故低温、 成熟时苹果以黄酶为主，未成熟成气温高时以细胞色素氧化 酶为主。
? 乙醇酸氧化酶：为一种黄素蛋白，含FMN，不含金属；
– 催化乙醇酸氧化为乙醛酸并产生H2O2，与甘氨酸和草酸的合成有关； – 与氧的亲和力极低，不受氰化物、CO的抑制。
? 黄素氧化酶(黄酶)：不含金属；
– 存在于乙醛酸循环体，把脂肪氧化分解最后形成H2O2
? 过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物岐化酶：
– 生物体内在逆境、衰老、物质氧化等时体内会产生过氧化物、H2O2和 自由基(活性氧)
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植物呼吸代谢的多样性（多条途径）
? 1 呼吸底物(糖)的多条代谢途径： EMP， TCA， PPP ? 2 电子传递的多条途径： 细胞色素氧化酶途径、交替氧化酶途径 ? 3 末端氧化酶的多样性： 细胞色素氧化酶、交替氧化酶 ? 呼吸代谢的多样性是植物对环境适应的突出表现
4 植物 呼吸 作用 的 调节
4.1 巴斯德效应和糖酵解的调节
当植物组织周围的氧浓度增加时，酒精发酵产物的积累逐渐减少，这种氧抑制酒精 发酵的现象叫做“巴斯德效应”(Pasteur effect)。有氧条件下使发酵作用受到抑制 是因为NADH的缺乏。
4.2 丙酮酸有氧分解的调节
? 丙酮酸在有氧条件下继续氧化的过程中， 多种酶促反应受到反馈调节。 ? 首先是丙酮酸氧化脱羧酶(脱氢酶）系的催 化活性受到乙酰CoA和NADH的抑制。这种 抑制效应可相应地为CoA和NAD+所逆转。
原理：
氧气↑
TCA和氧化磷酸化↑ ATP 和柠檬酸↑ 丙酮酸激酶(EMP终点酶)和磷酸果糖激酶(EMP起点酶)↓
糖酵解途径↓
TCA循环的调节
? 过高浓度的NADH，对异柠檬酸脱氢酶、苹果 酸脱氢酶等的活性均有抑制作用 ? 而NAD+为 变构激活剂。 ? ATP对异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶和 苹果酸脱氢酶均有抑制作用 ? 而ADP对这些酶有促进作用。
4.3 戊糖磷酸途径的调节
? PPP主要受NADPH/NADP+比值的调节， 产物抑制 ? NADPH竞争性地抑制葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性，使 葡萄糖-6-磷酸转化为6-磷酸葡萄糖酸的速率降低。 ? NADPH也抑制6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶活性。 ? 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶也被氧化的谷胱甘肽所抑制。 ? 而光照和供氧都可提高NADP+的生成，促进PPP ? 植物受旱、受伤、衰老、种子成熟过程中PPP都明显加 强，在总呼吸中所占比例加大。
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4.4 腺苷酸能荷(energy charge,EC)的调节
ATP：腺苷- P? P? P ADP：腺苷- P? P AMP：腺苷- P 2个高能磷酸键 1个高能磷酸键 无高能磷酸键
以细胞内3种腺甘酸的比例表示细胞内的能量状态，称能荷 energy charge 。 能荷EC＝ ATP+1/2ADP ATP+ADP+AMP ATP和ADP比例越高，能荷越大，细胞内能量越充足。 全部为ATP 时，能荷=1。 能荷过高，抑制呼吸作用
? 需能过程加强时，便会大量消耗ATP，ADP 增多，氧化磷酸化作用加强，呼吸速率增 高，因而便大量产生ATP。 ? 需能降低时，ATP积累，ADP处于低水平， 氧化磷酸化作用减弱，呼吸速率就下降。 因而，细胞内的能荷水平可以调节植物呼 吸代谢的全过程。
5.1 呼吸作用的指标 5 影响呼吸作用的因素
? 5.1 呼吸速率与呼吸商 ? 5.2 呼吸速率的测定 ? 5.3 影响呼吸作用的内外因素
1.呼吸速率(respiratory rate) 又称呼吸强度, 指单位时间内单位重量的植物材料释放的 CO2的量或吸 收O2的量。
衡量呼吸作用强弱、快慢的生理指标
2. 呼 吸 商 (respiratory quotient ， R.Q) 又 称 呼 吸 系 数 respiratory coefficient, 指植物组织在一定时间内 ,释放 CO2的量与吸收 O2的量的 比值。 表示呼吸底物的性质及氧气供应状态的一种指标
呼吸商RQ=
释放的CO2 (摩尔或体积) 吸收的O2 (摩尔或体积)
底物为脂肪时, RQ <1 底物为淀粉时, RQ =1 底物为蛋白质时, RQ >1 环境的氧供应对RQ影响很大
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O2供应充足时
? 糖彻底氧化时RQ=1；葡萄糖氧化时RQ=1； ? 富含氢的脂肪、蛋白质为呼吸底物时吸收的 氧多，RQ<1；棕榈酸(C１6H32O2)转变为蔗 糖时时RQ=0.36； ? 富含氧的有机酸(氧含量高于糖)氧化时， RQ>1。苹果酸(C4H6O５)氧化时RQ=1.33
O2供应不足时
? 如糖在无氧时发生酒精发酵，只有CO2产生， 无O2的吸收，则RQ远大于1。 ? 如不完全氧化吸收的氧保留在中间产物中 放出的CO2量相对减少，RQ会小于1。
5.3.1 影响呼吸速率的内部因素
① 植物种类： 生长快的植物呼吸速率 ② 同一植株不同器官，呼吸速率有所不同
A. 生长旺盛、细嫩部位呼吸速率高 B. 生殖器官比营养器官呼吸速率高 C. 雌蕊较高，雄蕊中以花粉为最强
生长旺盛、细嫩部位呼吸速率高
③ ④ ⑤ ⑥
同一器官不同组织的呼吸速率不同 同一器官在不同的生长发育时期中呼吸表现不同 呼吸速率与植物年龄有关 呼吸速率也表现出周期性变化，与外界环境、体内 的代谢强度、酶活性、呼吸底物的供应情况等有关 ⑦ 呼吸底物充足时呼吸强度高 ⑧ 水分含量高时呼吸增强：粮食贮藏时要晒干
谷类作物 落叶树 (向阳叶) (遮荫叶) 针叶树
呼吸速率(μ molCO2·g-1DW·h-1) 70－180 70－90 20－45 4－25
呼吸速率与植物年龄有关 Youger Plants > older Plants
5.3.2 影响呼吸速率的外部因素
? 影响酶的活性进而影响呼吸速率； ? 影响呼吸途径：EMP-TCA、PPP、有氧呼吸 与无氧呼吸、抗氰呼吸； ? 影响呼吸底物，RQ可表现出变化。
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5.3.2.1 温度
1.温度：三基点（最低、最适、最高） 2.氧气：氧是植物有氧呼吸的必要条件
无氧呼吸熄灭点：无氧呼吸停止时的环境氧气浓度(10%)
3. 二氧化碳：二氧化碳是呼吸作用终产物之一
当环境二氧化碳浓度增高时,呼吸速率下降
4.水分:水分是植物呼吸作用的必备条件,
在一定范围内，呼吸速率随含水量的增加而升高
通常呼吸作用的最适温度高于光合作用的最适温度， 因此高温（特别是光线不足时）对植物生长发育不利
5.机械损伤 “伤呼吸”
机械损伤会显著加快植物的呼吸速率
5.3.2.2 氧气
氧浓度下降到20%以下时，植物的呼吸速率便开始下降 缺氧时发酵为主，积累酒精、乳酸，导致蛋白质变性 长时间的无氧条件，其危害有： (1)产生有毒物质 (2)其他物质合成的中间产物缺乏 (3)生成的能量少
最适温度:指植物保持较高呼吸速率时的温度 一般温带植物为25~35℃
为减轻根系氧气不足，植物进化中形成特殊结构－－细胞间隙 形成大量空气空间，为氧气进入内部组织和根的良好通道： 马铃薯块茎体积约1％为空气空间 不同植物根系约2－45％为空气空间 湿地中生长的植物空气空间所占的比重大 禾草类植物的茎中空，利于氧气进入根系
5.3.2. 3 CO2 CO2 是呼吸作用的最终产物，当 CO2浓度高于5%时，有明显抑制呼吸 作用的效应 生产中要适时中耕松土、开沟排水， 减少 CO2 增加O2，保证根系正常生长
加拿大飞蓬的茎横切面，示空气空间
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5.3.2. 4 水分 水分是保证植物正常呼吸的必备条件。 植物整体的呼吸速率，一般是随着植物 组织含水量的增加而升高； 当受旱接近萎蔫时，呼吸速率会有所增 加，而萎蔫时间较长时，呼吸速率则会 下降
5.3.2. 5 机械损伤 机械损伤会显著加快组织的呼吸速率 损伤破坏了某些末端氧化酶与底物的间隔 酶与底物充分接触(如酚和酚氧化酶) 机械损伤使某些细胞转变为分生组织状态
6 呼吸作用的实践应用
? 6.1 呼吸作用与植物栽培 ? 6.2 呼吸作用与种子贮藏 ? 6.3 呼吸作用与果蔬保鲜
呼吸效率(respiratory ratio)
? 呼吸效率: 1克葡萄糖氧化时所能生成的生物 大分子或合成新组织的克数(=合成生物大分 子的克数/1g葡萄糖氧化×100%)。 ? 幼嫩、生长旺盛和生理活性高部位呼吸效率 高。水稻营养生长时生长效率为60～65%。
? 植物放于暗中48小时后几乎消耗完了体内的底物， 停止生长。此时的呼吸主要是维持呼吸(maintenance respiration) 。 ? 植株成熟时维持呼吸是呼吸的主要部分。 ? 植株幼嫩生长活跃时生长呼吸(growth respiration)是 呼吸的主要部分。 ? 对植物生长而言，生长呼吸是必须的。 ? 而维持呼吸是否真正全部需要或是浪费光合产物尚 不能肯定。
? 维持呼吸(maintenance respiration)：
– 提供保持细胞活性所需能量的呼吸部分。维持呼吸的效率 低。随植物种类、温度不同而表现出显著差异，水稻的 Q10=2.2。模拟表明，马铃薯的维持呼吸消耗占光合作用的 21%，而生长呼吸占20%。
? 生长呼吸(growth respiration)：
– 提供植物生长发育所需能量和物质，包括结构大分子合成、 离子吸收等。不同的植物种类、不同(水稻)品种的生长呼吸 似乎变化不大，受温度影响不大。
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6.1 呼吸作用与作物栽培
? （1）通过栽培管理措施可以调节作物群体呼吸作用 ? （2）改善土壤通气条件：增加氧的供应，分解还原物 质，使根系呼吸旺盛，生长良好，根系发达。
– 生产上作物生长过程中常常需中耕松土；地下水位较高时需 挖深沟(埋暗管)以降低地下水位；水稻移栽后的露田和晒田。
呼吸作用与作物产量
? 呼吸作用与产物的关系复杂 ? 呼吸消耗有机物，特别是维持呼吸； ? 在玉米、燕麦等作物中观察到降低叶呼吸 作用时，其产物增加 ? 但也观察到呼吸下降后产量也下降。
? （3）调节温度：
– 寒潮来临时及时灌水保温； – 早稻灌浆成熟期正处高温季节，可以灌“跑马水”降温，以 减少呼吸消耗，有利于种子成熟。
6.2 呼吸作用与种子安全贮藏
? ? 种子内部发生的呼吸作用强弱和所发生的物质变化，将直 接影响种子的生活力和贮藏寿命。 呼吸快时，消耗多的有机物，放出水分，使湿度增加。湿 度增加反过来促进呼吸作用。放出的热使温度升高，也促进 呼吸和微生物活动，导致种子的霉变和变质。 ? 种子呼吸作用与种子的含水量有关。 ? 一般油料种子在安全含量8～9%，淀粉种子12～14%时， 风干种子内的水都是束缚水，呼吸酶的活性降低到最低，呼 吸微弱，可以安全贮藏。 ? 种子的含水量偏高时呼吸作用显著增加。因为含水量增加 后，种子内出现自由水，酶活性增加。
种子安全贮藏措施
? ? ? ? ?
种子要晒干； 防治害虫； 仓库要通风以散热散湿； 低温；或密闭保藏； 可适当增加CO2量和降低O2的 含量
– 如脱氧保管法，充氮保管法。
呼吸作用与种子萌发、幼苗生长
? 水稻的浸种、催芽、育苗是通过对呼吸作用的控制达 到幼苗的生长健壮。 ? 经常换水和翻动，目的是为了补充O2，使有氧呼吸正 常进行。否则无氧呼吸增加，酒精积累，温度升高， 造成酒精中毒，或“烧苗”现象。 ? 早稻浸种时用温水淋冲以增加温度，保证呼吸作用所 需温度条件。 ? 稻、大麦种子发芽时，EMP-TCA减弱，HMP增加。大 豆种子发芽时由对氰敏感呼吸减弱，而抗氰呼吸增强。
呼吸作用与种子成熟
? 种子形成过程中呼吸速率逐步升高，灌 浆期速率达到最大。此后灌浆速率降低， 呼吸速率也相应减弱。可能原因是由于种 子内干物质积累增加，含水量下降，线粒 体结构受 ? 种子成熟过程中，在初期以EMP-TCA为主， 随着成熟，PPP加强。
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6.3 呼吸作用与果实成熟和保藏
? 呼吸跃变(respiratory climacteric) ： ? 有些果实在成熟时呼吸速率会突然增高，最后又突然下降的 现象。
– 它与果实内乙烯释放有关； – 呼吸跃变可改善品质：酸度下降，变甜等。
respiratory climacteric
? 果实保鲜：适当降低温度可以推迟呼吸跃变的出现，从而 推迟成熟，以延长保鲜期。不能干燥以促进鲜；降低氧浓度 和贮藏温度，增加CO2浓度(但不能超过10%否则果实中毒变 质)以减少呼吸作用；“自体保藏法”：果实、块根块茎自 体进行呼吸作用时可降低室内O2浓度增加CO2浓度，从而抑 制呼吸作用。
? Study Questions ? 1. Is it correct that the main function of aerobic respiration is the production of ATP? Explain your answer. What are the respective contributions of glycolysis and oxidative phosphorylation to the cellular ATP pool? ? 2. Contrast the flow of oxygen and CO2 in photosynthesis and respiration. How does chemiosmosis works in the two processes? ? 3. Describe the different steps whereby a molecule of sucrose is oxidized to CO2 in glycolysis, the pentose phosphate pathway and the citric acid cycle. Indicate which are the steps in which CO2 is released, and in which steps energy is conserved. ? 4. What are the metabolic advantages and disadvantages of anaerobic fermentation?
? 5. Which enzyme is responsible for cyanide-resistance respiration in plants? What are the energetic consequences of cyanide-resistance respiration? ? 6. What is the general chemical structure of triacylglycerols? Where are triacylglycerols stored? What determines whether triacylglycerols are oils or fats? ? 7. How do mitochondria exchange metabolites with the rest of the cell? In which cases does the exchange cost energy, and where is this energy derived from? ? 8. What is cytoplasmic male sterility? Why is it of economic importance? ? 9. Justify the following statement: The plant citric acid cycle function is more flexible than the mammalian citric acid cycle. ? 10. Why is the malic enzyme necessary for mitochondrial oxidation of stored malate? Why can't malate enter the citric acid cycle via the malate dehydrogenase reaction? ? 11. In a hypothetical case in which there is no PEP carboxylase activity in a cell, what would happen to the citric acid cycle function if 2-oxoglutarate is taken out of the cycle for biosynthetic purposes?
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生物：2.1.4《绿色植物的呼吸作用》学案（济南版七年级上）【学习目标】 1．描述绿色植物的呼吸作用。 2．举例说明呼吸作用的原理在农业生产日常生活的应用。 3．初步形成参与社会决策的意识，增强社会责任感。 【问题导学】 探点一：植物的呼吸作用 一、实验探究与合作 1.探究P70“演示实验”分析解决如下问题： （1）实验步骤2中的现象是什么？说明了什么？ （2）实验步骤3中的现象是什么？说明了什么？ （3）实验步骤4中的现象是什么？说明了什么？ （4）你认为该实验必须用四个保温杯吗？该实验这样设计有什么道理？ 二、自主学习：阅读P71最后一段与P72第一段，回答下列问题 1.由以上实验，分析，你认为呼吸作用的原料和产物分别是什么？需要的条件呢？用公式表示呼吸作用的 过程和实质。 2.填表并比较光合作用和呼吸作用的区别与联系， 区别 联系 场所原料条件产物能量 光合作用 呼吸作用 3.呼吸作用释放的能量有什么作用？ 三、习题追踪
1.土豆、白菜堆放久了会发热，这是因为（） A.呼吸作用释放了热量 B.光合作用产生了热量 C.蒸腾作用产生了热量 D.以上都有可能 2.下列不能进行呼吸作用的是（） A.萌发的种子 B.干燥的种子 C.煮熟的种子 D.吸水膨胀的种子 3.既是呼吸作用原料，又是光合作用产物的是（） A.二氧化碳和水 B.有机物和氧气 C.水和氧气 D.水 探点二呼吸作用的应用 合作探究 植物的呼吸作用与人类生产、生活的关系非常密切。请分析说明下列实例的原因： 1.刚刚收获的粮食，必须尽快晒干。 2.卧室内不宜放置大量花卉过夜。 3.农田淹水后要及时排涝。 4.贮藏水果、蔬菜是要保持低温。 5.萝卜贮存时间久了，为什么会糠（空心）？ 【归纳整理】 【反馈检测】 1.下列关于呼吸作用的说法，不正确的是（） A.呼吸作用在光合作用条件下都能进行 B.呼吸作用只在含叶绿体的细胞中进行 C.呼吸作用是分析有机物，释放能量 D.呼吸作用是吸收氧气，放出二氧化碳 2.呼吸作用的意义主要在于（） A.能消耗氧气 B.能分解有机物 C.能释放能量 D.能为生命活动提供能量 3.土壤板结不利于植物生长，其原因是（）
第四章植物的呼吸作用 一、名词解释 1．有氧呼吸：指生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻底氧化分 并形成水， 解，放出CO 2 同时释放能量的过程。 2．无氧呼吸：指在无氧条件下，细胞把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，并释放能量的过 程。亦称发酵作用。 3．呼吸商：又称呼吸系数，简称RQ，是指在一定时间内，植物组织释的摩尔数与吸收氧的 放CO 2 摩尔数之比。 4．呼吸速率；又称呼吸孩度，以单位鲜重、干重或单位面积在单位时间内所放出的CO 的重量 2 的重量（或体积）来表示。 （或体积）或所吸收O 2 5．糖酵解：是指在细胞质内所发生的、由葡萄糖分解为丙酮酸的过程。 6．三羧酸循环：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而逐步氧化分解生成 的过程。又称为柠像酸环或Krebs环，简称TCA循环。 CO 2 7．戊糖磷酸途径，简称PPP或HMP。是指在细胞质内进行的一种葡萄糖直接氧化降解的酶促反应过 程。
8．呼吸链：呼吸代谢中间产物随电子和质子，沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途 径，传递到分子氧的总轨道。 9．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。 10．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H 2O或H 2 O 2 的氧化酶类。 11．抗氰呼吸：某些植物组织对氰化物不敏感的那部分呼吸。即在有氰化物存在的条件下仍有一定 的呼吸作用。 12．无氧呼吸消失点：又称无氧呼吸熄灭点，使无氧呼吸完全停止时环境中的氧浓度，称为无氧呼 吸消失点。 二、填空题 1．有氧与无氧参与糖酵解阶段 2．细胞质细胞质细胞质线粒体衬质 3．铜 4．酚氧化酶铜 5．抗氰呼吸 6．P/O比 7．高
七年级上册生物第三单元第五章1.2 绿色植物的呼吸作用 1.植物细胞的组成成分中，除了水分和少量的无机盐以外，主要是（） A.无机物 B.蛋白质 C.有机物 D.淀粉 2.夏天，把手伸进刚收获的小麦堆里，会感到发烫，其原因是（） A.夏天的气温过高 B.种子呼吸作用旺盛，产生的热量多 C.种子进行光合作用产生热量 D.种子呼吸作用微弱，产生的热量多 3.贮藏水果、粮食的时候，为了延长贮藏时间，宜在仓库内充加（） A.氧气 B.二氧化碳 C.水分 D.一氧化碳 4.呼吸作用进行的时间是（） A.只在白天进行 B.只在黑夜进行 C.白天和黑夜都能进行 D.只在光下进行 5.下图甲、乙两个玻璃瓶中分别装有等量的萌发种子和煮熟种子，加盖并放在温暖的地方一昼夜后，将燃烧的蜡烛同时放入甲、乙两瓶中，结果甲瓶中的蜡烛立即熄灭，乙瓶中的继续燃烧。此实验现象可以证明种子的呼吸作用（） A.分解有机物 B.消耗氧气 C.释放能量 D.消耗二氧化碳 6.夜间卧室内不宜放置过多的花草，过多会影响人的健康，其原因是（） A.使室内空气潮湿 B.与人争夺氧气 C.与人争夺二氧化碳 D.释放过多的氧气 7.农民伯伯经常在雨后一两天对庄稼进行松土，意义在于（） A.使土壤中充满空气，促进根部呼吸 B.排除田间杂草，促进植物生长 C.使土壤中充满二氧化碳，抑制根的呼吸 D.锄断庄稼过多的根，减少有机物的消耗
8.装在暖水瓶中的萌发的种子使温度计显示的温度____ ，说明种子在萌发过程中，其中的______发生了变化，释放出____ ，一部分用于________，一部分以____的形式散失了。 9.将萌发种子产生的气体通入澄清的石灰水中，石灰水变____，说明种子萌发时放出了________。 10.将燃烧的蜡烛放入装有萌发的种子的瓶子中，火焰立刻____，说明瓶中的____被萌发的种子吸收了。 11.细胞利用____，将有机物分解成________和____，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供生命活动的需要。呼吸作用主要是在细胞中的______内进行的。 12.呼吸作用的表达式： ＋____ ―→________ ＋__＋____。 储存着能量 13.绿色植物制造的有机物除了为自己所用之外，还通过______，进入其他生物体内，并为其他生物的生命活动提供____。 14.植物通过____作用，能不断消耗大气中的二氧化碳，又将____排放到大气中，对于维持生物圈中的碳—氧平衡起了重要作用。 15.维持生物圈中的碳—氧平衡，一方面应当保护现有森林，并____________。另一方面，要开展国际合作，________________。 16. 如下图所示，广口瓶内盛有少量澄清石灰水，内放一株绿色植物，瓶塞塞住，并用凡士林密封。请回答下列问题。
第四节《植物的呼吸作用》教案（苏教版初一上） (2) 第六章绿色植物的光合作用和呼吸作用 第四节植物的呼吸作用 教学目标 1．讲明植物在呼吸作用过程中产生CO2 2．讲明植物的呼吸作用消耗O2：。 3．举例讲出呼吸作用的实质和意义。 教学重点 1．呼吸作用产生CO2：的实验分析。 2．呼吸作用需要O2的实验分析。 3．呼吸作用的实质和意义。 教学难点 植物呼吸作用产生CO2：的实验分析。 课前预备 1．教师预备 (1)依照课本知识写出预习提纲。 (2)依照课本实验内容，预备实验材料和用具。 (3)制作植物呼吸作用实质和意义的课件。 (4)查询书籍、网站、录像，搜集有关呼吸作用的资料 2．学生预备 (1)依照预习提纲，预习本节内容。
(2)派各组代表按要求预备实验。 (3)查询书籍、网站、录像，搜集有关呼吸作用的资料 教学过程 一、导入新课 同学们，我们明白呼吸是人和动物坚持生命的差不多生理活动，那么植物也进行呼吸吗?植物的呼吸作用是如何样进行的?它与动物的呼吸是否相同?本节课我们就来探究这些咨询题。 二、探究过程 (一)植物呼吸作用产生CO2 学生4人一组。 1．取甲、乙两个锥形瓶，在每个锥形瓶内都倒人少量的澄清石灰水。 2，派代表在实验前一天，将100g新奇的和烫过的蔬菜(沸水烫2—3min)分不装入两个不漏气的黑色塑料袋中，插入软管扎紧袋口，并用止水夹夹紧软管。(不加标记) 3．取两袋蔬菜，将软管分不插入盛有澄清石灰水的锥形瓶中，移开止水夹，轻轻地挤压塑料袋。 小组成员进行观看，并作好观看记录，教师巡回指导。教师提出咨询题：〝实验用的塑料袋什么缘故是黑色的?用白色塑料袋能够吗尸小组内同学展开讨论；得出两种结论： 〝能够用白色塑料袋，因为绿色植物体在白色塑料袋内也能呼吸，呼吸就能产生CO2，能使石灰水变浑浊。〞
第四章植物呼吸作用 一、英译中(Translate) 1．respiratioin 2．aerobic respiration 3．anaerobic respiration 4．fermentation 5．pentose phosphate pathway 6．biological oxidation 7．respiratory chain 8．glycolysis 9．oxidative phosphorylation 10．Pasteur effect 11．respiratory rate 12．respiratory quotient 13．cytochrome 14．intramolecular respiration 15．protein complex 16．alternate oxidase 17．ubiquinone 18．uncoupling agent 19．temperature coefficient 二、中译英(Translate) 1．巴斯德效应 2．有氧呼吸 3．无氧呼吸 4．呼吸速率 5．呼吸商 6．已糖磷酸途径 7．生物氧化 8．电子传递链 9．细胞色素 10．化学渗透假说 11．抗氰呼吸 12．底物水平磷酸化作用
13．呼吸链 14．氧化磷酸化 15．发酵 16．分子内呼吸 17．蛋白复合体 18．交替氧化酶 19．温度系数 三、名词解释(Explain the glossary) 1．呼吸作用 2．有氧呼吸 3．糖酵解 4．三羧酸循环 5．生物氧化 6．呼吸链 7．P/O比 8．氧化磷酸化 9．巴斯德效应 10．细胞色素 11．呼吸速率 12．呼吸商 13．抗氰呼吸 14．无氧呼吸 15.ADP/O ratio 16.electron transport chain (mitochonrion) 17. oxidative phosphorylation 18. glycolysis 四、是非题(True or false) ()1．所有生物的生存都需要O2。 ()2．糖酵解途径是在线粒体内发生的。 ()3．在种子吸水后种皮未破裂之前，种子主要进行无氧呼吸。()4．戊糖磷酸途径在幼嫩组织中所占比例较大，在老年组织中所占 比例较小。
第5章植物的呼吸作用 一、教学大纲基本要求 掌握呼吸作用的概念及其生理意义；了解线粒体的结构和功能；熟悉糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸循环等呼吸代谢的生化途径；熟悉呼吸链的概念、组成、电子传递多条途径和末端氧化系统的多样性；了解氧化磷酸化、呼吸作用中的能量代谢和呼吸代谢的调控；掌握呼吸作用的生理指标及其影响因素；掌握呼吸速率的概念及其测定方法；了解种子、果实、块根、块茎等器官的呼吸特点和这些器官贮藏保鲜的关系，并掌握呼吸作用与农业生产的关系。 二、本章知识要点 呼吸作用是一切生活细胞的基本特征。呼吸作用是将植物体内的物质不断分解的过程，是新陈代谢的异化作用。呼吸作用为植物体的生命活动提供了所需的能量，其中间产物又能转变为其他重要的有机物（蛋白质、核酸、脂肪等），所以呼吸作用就成为植物体内代谢的中心。按照需氧状况将呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。在正常情况下，有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式，在缺氧条件下，植物进行无氧呼吸。从进化的观点看，有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。高等植物的呼吸主要是有氧呼吸，但仍保留无氧呼吸的能力。高等植物的呼吸生化途径、电子传递途径和末端氧化系统具有多样性。呼吸代谢的多样性是植物在长期进化中形成的对多变环境适应的一种表现。EMP-TCAC-细胞色素系统是植物体内有机物质氧化分解的主要途径，而PPP、GAC途径和抗氰呼吸在植物呼吸代谢中也占有重要地位。呼吸底物的彻底氧化包括CO2的释放与H2O的产生，以及将底物中的能量转换成ATP。EMP-TCAC途径只有CO2的释放，没有H2O的形成，绝大部分能量还贮存在NADH和FADH2中。这些物质所含的氢不能被大气中的氧所氧化，而是要经过一系列可进行迅速氧化还原的呼吸传递体的传递之后，才能与分子氧结合生成水。而作为生物体内“能量货币”的ATP就是在与电子传递相偶联的磷酸化过程中大量形成。因而，呼吸电子传递链和氧化磷酸化在植物生命活动中是至关重要的。呼吸作用与植物各器官的生长与发育都有直接或间接的关系，凡是生长旺盛，生理活性高的部位都有强的呼吸强度。植物呼吸代谢受着多种内、外因素(主要是生理状态、温度、O2、CO2和水分)的影响，为了保证植物生命活动的正常运转，就必须有一套应变调控措施。许多研究结果表明，细胞内呼吸代谢主要是通过能荷以及关键酶的合成和活性的调节来实现的。 呼吸作用影响植物生命活动的全局，因而与农作物栽培、育种以及种子、果蔬、块根、块茎的贮藏都有着密切的关系。我们可根据植物呼吸作用自身的规律采取有效措施，利用呼吸，控制呼吸，使其更好地服务于人类。 三、自测题 （一）名词解释： 1.呼吸作用 2.有氧呼吸 3.无氧呼吸 4.呼吸速率 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13.P/O14.无氧呼吸消失点15.氧化磷酸化 16.末端氧化酶17.温度系数18.生长呼吸19.伤呼吸20.盐呼吸21.反馈调节22.生物氧化 23.呼吸作用氧饱和点24.呼吸跃变25.细胞色素氧化酶26.酒精发酵27.抗氰氧化酶28.安全含水量 （二）写出下列符号的中文名称： 1.Cyt 2.CoQ 3.DNP 4.EMP 5.FAD 6.FMN 7.FP 8.PAL 9.PPP10.RPPP11.RQ12.TCAC13.UQ （三）填空题： 1．依据呼吸过程中是否有氧的参与，可将呼吸作用分为和两大类型。 2．有氧呼吸是指生活细胞利用，将某些有机物彻底氧化分解，形成和，同时释放能量的过程。呼吸作用中被氧化的有机物称为。 3．无氧呼吸是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的，同时释放能量的过程。微生物的无氧呼吸通常称为。 4．糖酵解途径可分为下列三个阶段：(1)己糖，(2)己糖，(3)丙糖。 5．代谢物的生物氧化与在体外燃烧的主要区别：生物氧化是在进行的，其氧化条件，并由催化。 6．TCA循环开始的二步反应是：丙酮酸在丙酮酸脱氢酶催化下氧化脱羧生成，后者在酶催化下与草酰乙酸缩合生成。 7．戊糖磷酸途径可分为葡萄糖和分子两个阶段。若6分子的G6P经过两个阶段的运转，可以释放分子CO2、分子NADPH，并再生分子G6P。 8．植物细胞内产生ATP的方式有三种，即磷酸化、磷酸化和磷酸化。（光合，氧
第六章第四节植物的呼吸作用 第五节光合作用和呼吸作用原理的应用 一、看图分析题 （一）.根据课本91页和92页的图回答下列问题： 1.图6-10为什么用黑色塑料袋装蔬菜？若用透明的塑料袋装蔬菜，对实验有什么影响？ 2. 图6-11中的a和b实验现象有何不同，为什么？ 3、如果放在阳光下，图6-11中的a和b实验现象又有什么不同，为什么？ 二、填空题 1、呼吸作用可以用下面的公式表示： 2、呼吸作用的能量转化过程是指贮存在________________中能量释放出来；呼吸作用的物质转化过程是指吸收空气中的________________，将体内________________分解成________________。 3、 4．在早晨、傍晚、深夜在同一植株上分别摘取三片叶子并标记为甲、乙、丙，用打孔器在三片叶子上取同样大小的圆片，脱色后用碘液处理，结果蓝色较浅的是______________，较深的是______________，最深的是______________。 5.在温室中人们通过调节控制温室中的_______________、_______________、_______________和_______________为植物生长提供适宜的生活环境。 6. 增加二氧化碳的浓度的方法有_______________、_______________、________________。 三、判断题
1．只有活细胞才能进行呼吸作用。（）2．同一植物体的不同器官，不同发育时期呼吸作用的强度是不同的。（）3．高等植物除淀粉外，蛋白质、脂肪也能作为呼吸作用的原料，分解释放能量。（）4．植物体进地呼吸作用的部位只在萌发的种子中。（） 5．表皮细胞，只进行呼吸作用而不能进行光合作用。（） 6．植物体只在白天进行呼吸作用（） 7.当空气中二氧化碳的含量为0.5％～0.6％时，农作物的光合作用就会显著增强，产量就会有较大提高。（） 8.对农作物来说，呼吸作用越强越好。（） 9．二氧化碳被称为“空中肥料”。（） 四、分析题：下图是探究呼吸作用产物的实验装置图，请据图回答： 萌发的种子 石灰水石灰水 NaOH溶液 A B C D （1）A瓶内NaOH溶液的作用是。 （2）D瓶内石灰水的作用是。 （3）若将萌发的种子换成大豆幼苗，应对C装置进行处理，目的是。 五、问答题：。 1.联系植物的光合作用和呼吸作用，说明为什么要合理密植？ 2. 新疆吐鲁番的哈密瓜产量好，品质好，特别甜。为什么？ 3. 在采用塑料大棚栽培瓜果蔬菜时，如何达到提高产量和质量的目的。 4.采取哪些切实可行的措施可以延长新鲜水果的贮藏时间，原理是什么？ 答案
教学目标： 1．知识目标 ①“观察种子的呼吸现象”的实验分析（难点） ②学会描述绿色植物的呼吸作用。归纳出呼吸作用的概念及反应式（重点） ③举例说出呼吸作用的原理在农业生产和日常生活中的应用 2.能力目标 ①通过设计实验探究植物的呼吸作用，培养学生的实验操作能力、合作意识 及探究精神 ②通过对实验现象的分析，培养学生分析问题的能力、思维能力及归纳总结 能力 ③提高学生利用所学知识解决实际问题的能力 3．情感、态度与价值观目标 ①以赏识、肯定、鼓励的行为增强学生的自信心 ②培养学生乐于探究的求知精神，培养学生学习生物的兴趣 教学过程： 教学环节及 教师活动学生活动设计意图时间安排
复习提问温习旧知5分钟复习回顾： 1、默写光合作用的概念及公式？ 2、光合作用的场所、原料、条件、产物、物 质转变、能量转变？ 3、举例说明光合作用原理在农业生产和生活 中的应用。 学生回顾总结、查 阅教材等，填出准 确、规范的答案。 复习旧知，强化知 识的识记和落实。 创设情景激发兴趣3分钟 请同学们憋住气，停止呼吸，有何感受？ 为什么会出现这种现象？ 这是因为我们人类无时无刻不在呼吸，我 们需要吸入氧气，呼出二氧化碳，来满足我们 身体的需要。那么绿色植物要不要呼吸呢？ 农业生产中对作物进行田间松土，农田被 水淹以后，必须及时排涝等，目的就是为了保 证根的正常呼吸，可见绿色植物也要呼吸。 那么绿色植物吸入的气体是什么？呼出 的气体又是什么？今天我们学习第四节绿色 植物的呼吸作用。 学生憋住气，大喊 难受。思考为什么 会出现这种现 象？绿色植物要 不要呼吸呢？ 从学生自身参与， 感受入手，从而调 动学生的学习热 情，造成学生迫切 想解除疑惑的学 习目的，也从中引 入下一阶段的教 学。 引导探究层层推进14分钟 我们先来通过演示实验“观察种子的呼吸 现象”来学习这方面的知识，（展示四个保温 瓶）介绍四个保温杯中黄豆种子的处理情况。 点拨黄豆种子进行不同处理的目的是什么？ （做对照） 实验步骤一：课前在甲、丙两只保温杯中 各插入一支温度计，课上找一名学生观察记录 各温度计的读数，比较各温度计的变化。 实验现象：甲瓶温度计示数_____，乙瓶温度 计示数_____。 思考：对比甲、乙杯和丙、丁杯实验现象说明 学生观察实验现 象，学生得出：呼 吸作用释放热量。 同时回顾植物光 合作用能储存能 量。想一想它们的 关系。 通过演示实验，让 学生能形象直观 地认识萌发的种 子在呼吸过程所 产生的放出热量、 吸收氧气、产生二 氧化碳气体的现 象，让学生了解绿 色植物的呼吸作 用的原料产物。
第四节植物的呼吸作用 一、教学目标： 知识性目标： 1．举例说明植物在呼吸作用中能够产生二氧化碳。 2．说明植物的呼吸作用消耗氧气。 3．举例说出呼吸作用的实质和意义。 二、教学重点： 重点： 1．呼吸作用产生二氧化碳的实验分析。 2．呼吸作用需要氧气的实验分析。 3．呼吸作用的实质和意义。 难点：植物呼吸作用产生二氧化碳的实验分析。 三、教学准备： 1．FLASH：（1）呼吸作用需要氧气实验；（2）植物呼吸作用的意义；（3）种子呼吸时释放二氧化碳 2．准备“植物呼吸作用产生二氧化碳”、“呼吸作用消耗氧气”的实验器材。
五、板书设计： 第3单元第6章绿色植物的光合作用和呼吸作用 第四节植物的呼吸作用 一、呼吸作用的实质 1、呼吸作用 2、实验：植物呼吸作用产生二氧化碳。 3、实验：植物的呼吸作用需要氧气。 二、呼吸作用的意义 六、课堂作业： 一、填空题 1．在早晨、傍晚、深夜在同一植株上分别摘取三片叶子并标记为甲、乙、丙，用打孔器在三片叶子上取同样大小的圆片，脱色后用碘液处理，结果蓝色较浅的是______________，较深的是______________，最深的是______________。 2．呼吸作用的实质是植物吸收______________，分解______________，产生______________，并释放______________。 二、判断题 1．只有活细胞才能进行呼吸作用。（） 2．同一植物体的不同器官，不同发育时期呼吸作用的强度是不同的。（） 3．高等植物除淀粉外，蛋白质、脂肪也能作为呼吸作用的原料，分解释放能量。（） 四、简答题 设计一个实验证明呼吸作用需要氧气。
植物的呼吸作用 名词解释 1.呼吸作用（respiration）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。 2.有氧呼吸（aerobic respiration）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。 3.无氧呼吸（anaerobic respiration）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（fermentation）。 4.糖酵解（glycolysis）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，又称为Embden-Meyerhof-Parnas途径，简称EMP途径（EMP pathway）。 5.三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，TCAC) 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(citric acid cycle)，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(Krebs cycle)。 6.戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway.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(hexose monophosphate pathway.HMP 7.呼吸链(respiratory chain) 即呼吸电子传递链(electron transport chain)，指线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递的总轨道。 8.氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 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。 9.抗氰呼吸(cyanide resistant respiration) 对氰化物不敏感的那一部分呼吸。抗氰呼吸可以在某些条件下与电子传递主路交替运行，因此，这一呼吸支路又称为交替途径(alternative pathway)。 10.末端氧化酶(terminal oxidase）处于生物氧化一系列反应的最末端的氧化酶。除了线粒体内膜上的细胞色素氧化酶和抗氰氧化酶之外，还有存在于线粒体外的酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶和乙醇酸氧化酶等。 11.巴斯德效应(Pasteur effect) 法国的科学家巴斯德(L.Pasture)最早发现从有氧条件转入无氧条件时酵母菌的发酵作用增强，反之. 从无氧转入有氧时酵母菌的发酵作用受到抑制，这种氧气抑制酒精发酵的现象叫做巴斯德效应。 12.能荷调节(regulation of energy charge) 通过细胞内腺苷酸（ATP、ADP和AMP）之间的转
第五章植物的呼吸作用 (单元自测题) （一）填空 1．依据呼吸过程中是否有氧的参与，可将呼吸作用分为和两大类型。（有氧呼吸，无氧呼吸） 2．有氧呼吸是指生活细胞利用，将某些有机物彻底氧化分解，形成和，同时释放能量的过程。呼吸作用中被氧化的有机物称为。(O2，CO2，H2O，呼吸底物或呼吸基质) 3．无氧呼吸是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的，同时释放能量的过程。微生物的无氧呼吸通常称为。(氧化产物，发酵) 4．糖酵解途径可分为下列三个阶段：(1)己糖，(2)己糖，(3)丙糖。 （活化，裂解，氧化） 5．代谢物的生物氧化与在体外燃烧的主要区别：生物氧化是在进行的，其氧化条件，并由催化。（细胞内，温和，酶） 6．TCA循环开始的二步反应是：丙酮酸在丙酮酸脱氢酶催化下氧化脱羧生成，后者在酶催化下与草酰乙酸缩合生成。（乙酰CoA，柠檬酸） 7．戊糖磷酸途径可分为葡萄糖和分子两个阶段。若6分子的G6P经过两个阶段的运转，可以释放分子CO2、分子NADPH，并再生分子G6P。（氧化脱羧，重组，6，12，5）8．高等植物的无氧呼吸随环境中O2的增加而，当无氧呼吸停止时，这时环境中的O2浓度称为无氧呼吸。（降低，熄灭点） 9．植物细胞内产生ATP的方式有三种，即磷酸化、磷酸化和磷酸化。（光合，氧化，底物水平） 10．若细胞内的腺苷酸全部以ATP形式存在时，能荷为。若细胞内的腺苷酸全部以ADP形式存在，能荷为。（1，0.5） 11．在完全有氧呼吸的条件下，C6H12O6的呼吸商为。若以脂肪作为呼吸底物时呼吸商则。（1，＜1） 12．呼吸链中常见的抑制剂作用如下：鱼藤酮抑制电子由到的传递；抗菌素A抑制电子由到的传递；氰化物复合体抑制电子由到的传递。(NADH，CoQ，细胞色素b，细胞色素C1，细胞色素aa3，O2) 13．线粒体是进行的细胞器，在其内膜上进行过程，衬质内则进行。（呼吸作用，电子传递和氧化磷酸化，三羧酸循环） 14．高等植物如果较长时间进行无氧呼吸，由于的过度消耗，供应不足，加上物质的积累，因而对植物是不利的。（底物，能量，有毒） 15．线粒体内的末端氧化酶除了细胞色素氧化酶外，还有氧化酶、氧化酶、氧化酶和等氧化酶。其中细胞色素氧化酶是植物体内最主要的末端氧化酶，其作用是将Cyta3中的电子传至，生成。（抗氰，酚，抗坏血酸，乙醇酸，O2，H2O） 16．许多肉质果实在成熟时其呼吸作用，这一现象称为现象，植物激素中的与这一过程有密切的关系。（上升，呼吸跃变，乙烯） 17．种子从吸胀到萌发阶段，由于种皮尚未突破，此时以呼吸为主，RQ值，而从萌发到胚部真叶长出，此时转为以呼吸为主，RQ值降到1。（无氧，＞1，有氧） 18．天南星科植物的佛焰花序放热较多，这是由于进行呼吸的结果。（抗氰）
第四节绿色植物的呼吸作用 1.下列关于呼吸作用的说法，不正确的是 A.呼吸作用在光合作用条件下都能进行 B.呼吸作用只在含叶绿体的细胞中进行 C.呼吸作用是分解有机物，释放能量 D.呼吸作用是吸收氧气，放出二氧化碳 2.下列物质中既是光合作用的原料，又是呼吸作用的产物的一组是 A. 二氧化碳和氧 B. 二氧化碳和水 C. 有机物和水 D. 有机物和氧 3.绿色植物在光下能进行的生命活动是 ①光合作用②呼吸作用③蒸腾作用④吸收水和无机盐 A．① B. ①② C. ①②③ D. ①②③④ 4.呼吸作用是生物体的一项重要生理活动，其意义是 A. 将无机物合成有机物 B. 将有机物分解为无机物 C. 为生命活动提供能量 D．吸收氧气放出二氧化碳 5.公园草坪上常有爱心提示牌：“请勿践踏，爱护我”。经常践踏草坪会造成土壤板结，从而影响草的生长。对此解释合理的是 A．缺少无机盐，影响生长 B．缺少水，影响光合作用 C．缺少氧气，影响根的呼吸D．气孔关闭，影响呼吸作用 6.新疆吐鲁番地区，白天光照充足，温度较高，夜间温度较低，这里生产的葡萄等水果产 量高，品质好，特别甜。下列说法正确的是 A.白天阳光充足，蒸腾作用旺盛 B.昼夜温差较大，白天呼吸作用旺盛 C.白天温度较高，呼吸作用旺盛 D.白天光合作用强，夜间呼吸作用弱 （白天光合作用制造的有机物多，晚上呼吸作用消耗的有机物相对较少） 7.表示一昼夜中二氧化碳、氧进出植物叶片的情况，你认为哪幅图所示的现象发生在夜间 9.在温暖的环境中久放的萝卜会逐渐变成空心，重量明显减轻。其主要原因是 A.萝卜进行蒸腾作用，散失了较多的水分 B.被周围的细菌和真菌等分解者分解 C.萝卜呼吸作用消耗了其中的有机物 D.萝卜细胞的分裂和生长停止 10.某生物小组的同学在玻璃温室内进行植物栽培实验，为此他们对室内空气中的二氧化碳含量进行24小时测定，下图曲线能正确表示其测定结果的是（横坐标为日时间，纵坐标为二氧化碳浓度）（） 11.光合作用和呼吸作用是绿色植物两项重要的生理活动，右图中若甲代表水和二氧化碳， 则（）
第二节绿色植物的呼吸作用 教学目标 1．描述呼吸作用的过程。 2．说出呼吸作用是生物的共同特征。 3．认同绿色植物在维持生物圈的碳—氧平衡中的重要作用。 教学重点 呼吸作用的过程。 教学难点 呼吸作用的实质。 教学准备 实验需要的仪器、材料、提前两周准备的豆苗或玉米苗、PPT等。 课时安排 1课时。 教学过程 1
一、导入新课 有人认为，绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，能够更新居室的空气，于是在卧室里摆放多盆绿色植物。你认为这种做法科学吗？为什么？ 二、新课教学 其实，生命活动需要能量的供应。绿色植物通过光合作用制造的有机物，除了用于构建植物体外，还为植物的生命活动提供能量。 1．绿色植物呼吸作用的过程 下面以种子萌发为例，探讨植物通过呼吸作用分解有机物释放能量的过程。 （1）演示实验一：有机物分解时释放能量 在上课的前一天，老师用两个暖水瓶装种子，甲瓶中装的是萌发的种子，乙瓶中装的是煮熟的种子。往瓶中各插入一支温度计。现在请你观察两支温度计显示的温度有什么不同。 说明：这是一个对照实验。经过一昼夜以上的放置后，两支温度计显示的温度明显不同。教师让学生对比温度后，分析实验结果。 实验现象：装有萌发的种子的暖水瓶中的温度升高；装有煮熟的种子的暖水瓶中的温度不变。 实验结论：萌发的种子放出了热量。种子在萌发过程中，其中的有机物发生了变化，释放出能量，一部分能量用于种子萌发，还有一部分能量以热能的形式散失了。 萌发种子中的有机物最终转变成了什么物质？在转变过程中还需要哪些物质的参 与呢? （2）演示实验二：有机物分解产生二氧化碳 瓶中是萌发的种子（见教材第128页上图。瓶内的种子也可用新鲜的豆苗代替）。实验开始时阀门是关闭的。过一段时间以后，往瓶子里注入清水，打开阀门，使瓶内的气体进入试管。观察澄清的石灰水发生了什么变化。 实验现象：澄清的石灰水变浑浊。 实验结论：二氧化碳具有使澄清石灰水变浑浊的特性。实验中澄清的石灰水变浑浊，说明种子萌发时放出了二氧化碳。 科学实验证明，二氧化碳来自种子里的有机物。有机物在彻底分解时不仅产生二氧化碳，还产生水。 （3）演示实验三：有机物分解需要氧气的参与 甲瓶装有萌发的种子，乙瓶装有等量的煮熟的种子（见教材第128页下图。甲瓶内可改用新鲜的豆苗，乙瓶内可改用经沸水烫过的豆苗），把甲、乙两瓶同时放到温暖的地方。24小时以后，观察蜡烛在甲、乙两瓶中的燃烧情况。 实验现象：燃烧的蜡烛放进甲瓶里，火焰立刻熄灭了；燃烧的蜡烛放进乙瓶里，火焰没有熄灭。 2
七年级上册第二单元第一章第四节 绿色植物的呼吸作用 连界镇初级中学校徐春梅 教学目标： 1、描述绿色植物的呼吸作用。 2、举例说出呼吸作用的原理在农业生产和日常生活中的应用。 3、通过实验，培养学生猜想、观察、推理、分析、综合能力和创造思维能力。 4、能形成参与社会决策的意识，增强社会责任感。 教学重点、难点： 1、“观察种子的呼吸现象”的实验分析。 2、呼吸作用的概念和意义。 教学方法：实验法、观察法、归纳法、列表比较法 课时安排：2课时 教学准备： 制作多媒体课件，植物呼吸作用的三个演示实验录像，澄清石灰水，玻璃导管，试管，煮熟的菠菜，菠菜，黑色塑料袋，线，软管，夹子。 第一课时 教学过程： 一、导入 请同学们把手放在嘴边大口呼气，大口吸气（反复几次），我们吸入的气体是什么？呼出的气体又是什么呢？学生回答完毕后，教师小结。那么绿色植物吸入的气体是什么？呼出的气体又是什么呢？今天我们一起走进《绿色植物的呼吸作用》。丰收的季节，农民往往把刚收获的粮食摊开晾晒。如果堆放在一起，粮堆的内部就会发热，这是什么原因呢？现在我们通过实验来了解，请同学们打开课本，翻到第60页。 二、实验探究 1、实验一：种子呼吸释放热量 带领学生一起看课本上的演示实验1，（教师大声读，学生小声读）教师指出甲乙两只杯子是对照组，丙丁两只杯子是实验组，同时让生在课本上标示出实验的对照组和实验组。
A、学生观看录像，观察实验现象。 ▲实验现象：甲瓶温度计________，乙瓶温度计 B、请同学说出实验结论，教师小结 ▲实验结论：萌发的种子呼吸作用中放出了（）。 C、教师板书：萌发的种子能产生热量。生齐读 教师同时指出，热量是能量的一种。除此以外，种子呼吸还能产生水。比如，我们家里的菜用塑料袋装好，几小时后就会出现水珠，如果时间久一点还会有点温热。 2、实验二：种子呼吸消耗氧 带领学生一起阅读演示实验2（教师大声读，学生小声读）。在课本上标示出对照组和实验组。 A、观看录像，让学生观察实验现象。教师提醒学生观察现象并思考产生此现 象的原因。同学们饶有兴趣地观察，并能准确地说出实验现象：放入甲瓶中的蜡烛能继续燃烧，学生很自然地想到空气中的氧有助燃的作用，而放入乙瓶中的蜡烛立刻熄灭。 B、教师引导：乙瓶中的蜡烛立刻熄灭，可见乙瓶中缺少氧气。得出结论：种子呼吸消耗氧。 ▲实验现象：甲瓶内蜡烛______, 乙瓶内蜡烛__________. ▲实验结论：植物在呼吸作用中吸收（）。 C、教师板书：萌发的种子消耗氧气。 3、实验三：种子呼吸产生二氧化碳 完成“小魔术”：请一名同学向盛有澄清石灰水的试管中吹气，观察现象并叙述。教师在课件中打出：能使澄清石灰水变浑浊是二氧化碳的特性。从而证明人呼出的气体中含有较多的二氧化碳，种子呼吸能否产生二氧化碳呢？ 学生观看录像，观察实验现象。 ▲实验现象：澄清石灰水___________. ▲实验结论：种子的呼吸能产生（）。 教师板书：萌发的种子产生二氧化碳 4、由特殊到一般：植物体的活细胞都能进行呼吸作用。呼吸作用的场所是线粒体。 5、抽生回答课本61页演示实验后的讨论题。 三、归纳总结： 通过组织不同层次的学生回答，互相交流、补充，使每一个学生都能体验到成功的喜悦，从而对本节的知识体系进行概括。
第二节绿色植物的呼吸作用 备课时间：11、30 授课时间：12、1 【教学目标】知识目标： ⒈说明植物的呼吸作用过程中产生CO 2。 ⒉说明植物的呼吸作用消耗 O 2。 ⒊举例说出呼吸作用的实质和意义。 能力目标：观察演示实验，分析实验现象，得出实验结论情感态度价值观目标：围绕生物圈中的碳——氧平衡问题，关注和探讨人类活动对生物圈的 影响 【教学方法】 讲授法、谈话法、讨论法。 【重点】 ⒈呼吸作用产生CO 2的实验分析。⒉呼吸作用需要O 2的实验分析。 ⒊呼吸作用的实质和意义。。 【难点】 植物呼吸作用产生CO 2的实验分析。 【课前准备】 教师准备教学用课件。【教学过程】 【导入】复习提问： 前面我们学习了绿色植物独有的一项非常重要的生理活动——光合作用,请问:光合作 用的原料、产物分别是什么？光合作用的场所在哪里？光合作用需要什么条件？ 学生回答，师（副）板书下列公式。 二氧化碳+水 【新授过程】 引入新课： 光合作用制造的有机物有什么用呢？今天我们来学习绿色植物本身对于制造的有机物的一个消耗过程——呼吸作用。师板书标题：第四节 植物的呼吸作用 呼吸作用实质 师：我们知道人和动物也进行呼吸作用，我们在呼吸时吸进什么、放出什么？学生回答：吸氧、放出二氧化碳 师：那么植物在呼吸作用中产生了什么物质呢？ 有机物+ 氧 光 叶绿体
学生猜测：植物在呼吸作用中产生了氧，也有学生认为是二氧化碳。 师：植物在呼吸作用中到底产生了什么气体呢，让我们用实验来证明。课前老师查了资料，二氧化碳有一个特性，它能使澄清的石灰水变浑浊，二氧化碳含量越高越浑浊。我们请一学生到前面来向澄清的石灰水中吹气，哪一位愿意？ 一学生主动前来，口含吸管向澄清石灰水中吹气，大家观察。 学生看到澄清石灰水浑浊。 师：刚才放在空气中一会的石灰水几乎不浑浊，而经我们呼出时变的很浑浊，说明我们呼出的气体中确实含有较多的二氧化碳。植物有没有呼出二氧化碳呢？大家一起动手做一 下。 学生小组活动完成实验，师巡视。 师：大家把实验后的试管举出，看有什么不一样？ 学生举出试管，有些小组的液体变浑浊，而有些小组的不变浑浊 师：这是怎么回事？请大家解开袋口。 学生解开袋口，发现有些袋里的蔬菜是熟的，有些是生的。 师生共同分析得出结论：植物呼吸作用产生二氧化碳，只有活的细胞才进行呼吸作用。 师板书：二氧化碳活细胞 师提问:为什么用黑色塑料袋?用白色塑料袋行不行? 学生分析用黑色塑料袋可以避免光合作用对实验的影响。 师：绿色植物呼吸作用过程中是否也象我们人一样消耗氧呢？ 老师查了一个资料：氧气可以帮助燃烧，缺氧气会使燃烧的火柴熄灭 现在，老师给大家这样的材料：两个大小一样的玻璃瓶、萌发的种子和煮熟的种子各一份、小木棒、打火机，你能设计一个实验来证明植物呼吸作用吸收氧吗？ 学生设计实验。 师出示准备好的演示实验装置：将新鲜的植物和烫过的植物分别放入密闭的广口瓶中， 在黑暗处放置一昼夜，让一学生实验，把燃烧的小棒伸入放有新鲜的植物和烫死植物的瓶中，其余学生观察现象看到新鲜植物的瓶中燃着的小木棒熄灭。 师出示问题： 思考并讨论 ⒈为什么新鲜植物的瓶中燃着小棒熄灭，而烫死植物瓶中小棒依旧燃烧？ ⒉这个实验证明了什么？ 师生分析得出：活细胞呼吸作用分解有机物同时消耗氧 板书氧 师让学生比较两瓶壁上的不同，说明呼吸作用还产生水。 板书水 师：为什么要把光合作用合成的有机物消耗呢？这对植物有意义吗？ 呼吸作用的意义 师出示演示实验： 在上课前一天，老师用两个热水瓶装种子，甲瓶中装的是萌发的种子，乙瓶中装的是煮熟的种子，各插入一支温度计，并用棉花塞住瓶口。现在请哪一位同学上来观察两支温度计 显示的温度有什么不同。 学生：读数。装萌发种子的瓶子里温度高。 问：为什么会产生一高一低的现象呢？它说明了什么？ 学生分组讨论、交流后回答。 板书：释放能量
第四章植物的呼吸作用 一、名词解释。 1、呼吸作用：是植物代谢的中心，是一切生物细胞的共同特征，是将体内的物质不断分解，并释放能量以供给各种生理活动的需要，属于新陈代谢的异化作用方面，包括有氧呼吸和无氧呼吸。 2、有氧呼吸：生活细胞在O2的参与下，把某些有机物彻底氧化分解，放出CO2并形成H2O，同时释放能量的过程。 3、无氧呼吸：在无氧的条件下，细胞把某些有机物分解成为不彻底的氧化物，同时释放能量的过程。 4、P/O比：在以某一底物作为呼吸底物时，每利用一个氧原子、或每对电子通过呼吸链传递给氧所酯化无机磷的分子数，或每消耗一个氧原子有几个ADP被酯化呈ATP。它是线粒体氧化磷酸化活力的一个重要指标。 5、氧化磷酸化：电子经过线粒体的电子传递链传递给氧的过程中，伴随ATP合酶催化，使ADP和磷酸合成A TP的过程。 6、能荷：说明腺苷酸系统的能量状态，是ATP-ADP-AMP系统中可利用的高能磷酸键的度量。细胞中的腺苷酸的总量是恒定的，若腺苷酸全部为ATP，则能荷为1.0，细胞充满能量；若腺苷酸全部为ADP，则能荷为0.5；若腺苷酸全部为AMP，则能荷为0，细胞能量完全被放出。 7、能荷调节：通过调节能荷维持细胞内ATP、ADP、AMP三者间的动态平衡。 8、末端氧化酶：指处于生物氧化还原电子传递系统的最末端，最终把电子传递到分子氧并形成水或过氧化氢的酶。 9、巴斯德效应：氧可以降低糖类的分解代谢和减少糖酵解产物的积累，即氧对发酵作用的抑制现象称为巴斯德效应。 10、底物水平磷酸化：由底物的分子磷酸直接转到ADP，最后形成ATP的过程称为底物水平磷酸化。 11、抗氰呼吸：在氰化物存在的条件下，某些植物呼吸不受抑制，把这种呼吸称为抗氰呼吸。抗氰呼吸电子传递途径在某些条件下与正常的NADH电子传递途径交替进行，因此又称为交替途径。 12、呼吸速率：也称为呼吸强度，是衡量呼吸强弱的生理指标，通常用单位时间内单位鲜重或干重植物组织或原生质释放的CO2的体积或所吸收的O2的体积或有机物质的消耗量来表示。 13、呼吸商：指植物组织在一定的时间内，由于呼吸作用放出CO2的量与吸收O2的量的比值，是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标，也称呼吸系数。 14、糖酵解：己糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程，通称为糖酵解（EMP途径）。 15、三羧酸循环（TCA循环）：在有氧条件下，丙酮酸通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解，形成H2O和CO2并释放能量的过程。 16、交替氧化酶：抗氰呼吸电子传递途径的末端氧化酶，将电子从UQ经FP传给O2,对氧的亲和力较高，易受水杨基氧肟酸所抑制，对氰化物不敏感。 17、戊糖磷酸途径：又称为己糖磷酸途径，是指在高等植物中，不经过无氧呼吸生成丙酮酸而进行有氧呼吸的途径。 18、温度系数：温度每升高10℃所引起的呼吸速率增加的倍数，称为温度系数。 19、呼吸跃变：在某些果实成熟过程中，呼吸速率开始略有降低，随之突然升高，然后又突然下降，果实进入成熟，这种果实成熟前呼吸速率突然上升，然后又突然下降的现象称为呼