课 题 教学目的 植物的呼吸作用 课 时 2 了解呼吸作用的概念及其生理意义；了解呼吸作用的生理指标及其影与 要 求 教学重点 与 难 点 响因素；掌握测定呼吸速率的基本方法；了解果实、块根、块茎等器官的呼吸特点和这些器官贮藏保鲜的关系；了解呼吸作用和光合作用的关系 （一）重点 1、有氧和无氧两大呼吸类型的特点、反应式、生理意义和异同点； 2、外界条件对呼吸速率的影响：温度、氧气、二氧化碳、水分； (二) 难点 种子的安全贮藏与呼吸作用、果实的呼吸作用 主 要 内 容 及 步 骤 第一节 呼吸作用 一、呼吸作用的概念及特点 二、光合作用与呼吸作用的关系 三、呼吸作用的生理意义 四、呼吸作用的指标与测定方法 备 注 教 学 过 程

光合作用与呼吸作用是植物代谢的两大核心内容。前者是物质合成与能量贮存过程，属于同化作用；后者是物质分解与能量释放过程，属于异化作用。生物的生长发育过程离不开能量，一切代谢过程都需要能量的推动。呼吸作用正是为生命活动提供能量的过程。没有呼吸就没有生命。

第一节 呼吸作用

一、呼吸作用的概念及特点

（一）呼吸作用的概念

呼吸作用是指生活细胞，在酶的参与下，逐步氧化分解有机物并释放能量的过程。根据是否需

要氧气，分为有氧呼吸(aerobic respiration)与无氧呼吸(anaerobic respiration)：

1、有氧呼吸

指生活细胞吸收O2，把有机物进行彻底的氧化分解，形成H2O和CO2，同时释放能量的过程。呼吸作用分解的有机物称呼吸底物或者呼吸基质（respiratory substrate），以糖为主，一些有机酸、蛋白质、脂肪也可以作为呼吸底物。若以葡萄糖为呼吸底物，则有氧呼吸可用下式表示：

C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O＋能量 △Go‘=2872.1kJ

其中△Go‘是指pH为7时标准自由能的变化。

有氧呼吸总反应式与燃烧反应式相同，但应该注意的是，在燃烧时底物分子与O2反应激烈，能量以热的形式释放；而在呼吸作用过程中，能量是逐步释放的，一部分能量首先转移到ATP和NADH中贮备，成为活跃的化学能，随时供应生命活动使用；另一部分则以热的形式放出。有氧呼吸是高等植物呼吸作用的主要形式。

2、无氧呼吸

指生活细胞在无氧条件下，把有机物进行不彻底的氧化分解，同时释放出部分能量的过程。与有氧呼吸相比，无氧呼吸的特点是不吸收O2，底物分解不彻底，释放能量少。

微生物的无氧呼吸又称发酵（fermentation）。有酒精发酵和乳酸发酵。例如酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖产生酒精称为酒精发酵，其反应式是：

C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2+能量 △G Go‘'=100.5kJ

高等植物也可以发生酒精发酵，例如苹果贮存久了有酒味，便是酒精发酵的结果，甘薯、苹果、香蕉贮藏久了也会发生酒精发酵。

乳酸菌在无氧条件下产生乳酸，称乳酸发酵。其反应式为：

C6H12O6→2CH3CHOHCOOH＋能量 △Go‘'=75.4kJ

马铃薯块茎、甜菜块根以及青贮饲料或腌酸菜时都会发生这种发酵作用。

由此看来，广义的呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸；狭义的呼吸作用专指有氧呼吸，通常所说的呼吸主要是指有氧呼吸。正常情况下，有氧呼吸是高等植物呼吸的主要形式，但在某些情况下，植物也进行无氧呼吸，如遇缺氧以及植物的深层组织中常有无氧呼吸的发生。

（二）呼吸作用的特点

从呼吸作用的总反应式来看，它同光合作用一样是一个氧化还原过程。C6H12O6是还原剂，O2

是氧化剂。在这一过程中伴随着物质的分解与能量的释放。另外，反应过程中有H2O的参与，所以，呼吸作用的反应式应写为：

C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能量

二、光合作用与呼吸作用的关系

光合作用是制造有机物，贮存能量的过程，呼吸作用是分解有机物，释放能量的过程。两者既相互对立又相互依存，共同存在于统一的有机体中。没有光合作用形成的有机物，就不可能有呼吸

作用，没有呼吸作用，光合作用也无法完成。

光合作用与呼吸作用在原料、产物、发生部位、发生条件以及物质、能量转换等方面有明显的区别。

总结光合作用与呼吸作用的相互依存关系，主要有以下几个方面。

第一，互为原料和产物。光合释放的O2可供呼吸利用，呼吸释放的CO2为光合作用原料。 第二，能量代谢。光合与呼吸过程中都有ATP和NADPH产生，所需ADP和NADP在光合与呼吸中共用。

第三，光合卡尔文循环与呼吸的PPP途径基本上是逆过程，许多中间产物，如三碳糖（磷酸甘油醛）、四碳糖（磷酸赤藓糖）、五碳糖（磷酸核糖、核酮糖、木酮糖）、六碳糖（磷酸葡萄糖和果糖）、七碳糖（磷酸景天庚糖）等可以交替使用。

三、呼吸作用的生理意义

呼吸作用的生理意义可以概括为以下几个方面： 1、呼吸作用为生命活动提供直接能源ATP

生物体内的一切代谢过程都需要能量维持，生命活动所需的能量都依赖于呼吸作用。呼吸作用释放的能量除一部分转变为热能被散失掉外，大部分则以ATP的形式贮存起来，供生命活动利用。没有呼吸提供的ATP，生命活动就会停止。 2、呼吸作用为生物合成提供还原力

植物的生长发育过程以物质合成为基础，而这些合成过程常需要还原力。如硝酸盐的还原和氨基酸的合成需糖酵解提供NADH；PPP途径为脂肪合成提供NADPH。呼吸作用产生的还原力一部分通过电子传递与氧化磷酸化产生ATP，另一部分则直接作为生物合成的还原力。 3、呼吸作用为其它生物合成提供原料

呼吸作用在分解有机物质的过程中产生了许多中间产物，其中有些中间产物的化学性质非常活跃，如丙酮酸、α-酮戊二酸、苹果酸等，它们是合成核酸、蛋白质、糖以及其它物质的原料。如α-酮戊二酸是氨基酸、蛋白质合成的原料之一。 4、呼吸作用在植物抗病免疫方面有着重要作用

植物感病后，在与病原微生物相互作用过程中，依靠呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，消除其毒害。同时通过旺盛的呼吸作用，促进伤口愈合，加速木质化或者栓质化，以减少病菌的浸染。其次，呼吸作用还可以加强绿原酸、咖啡酸等具有杀菌作用的物质的合成，增强植物的免疫力。

另外，呼吸放热可以提高体温，有利于种子萌发、幼苗生长、开花、传粉、受精等。

四、呼吸作用的指标与测定方法

衡量呼吸作用的指标主要有两个，一是呼吸速率，另一个是呼吸商。