探究呼吸作用如何度量及呼吸商的意义

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植物生理学—探究呼吸作用如何度量及呼吸商的意义 探究呼吸作用如何度量及呼吸商的意义

制作人：农学101班 制作人：农学101班 第二组全体同学

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前面我们已经学习了 呼吸作用的类型和意义， 知道了呼吸包括糖酵解、 磷酸戊糖途径和三羧酸循 环。那么呼吸作用究竟如 何度量？呼吸商有何意义 呢？

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呼吸作用的指标

呼吸作用 的强弱和性质， 一般可以用呼 吸速率和呼吸 商两种生理指 标来表示。

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1、呼吸速率又称呼吸强度。指在一 呼吸速率又称呼吸强度。 定温度下，单位重量的活细胞(组织) 定温度下，单位重量的活细胞(组织)在单 位时间内吸收氧或释放二氧化碳的量， 位时间内吸收氧或释放二氧化碳的量，通 常以“mg(µl)/(h·g) 为单位， g)”为单位 常以“mg(µl)/(h g) 为单位，表示每克活 组织(鲜重、干重、含氮量等) 组织(鲜重、干重、含氮量等) 在每小时内消耗氧或释放二氧化碳的毫克 或微开数) 数(或微开数)。呼吸速率的大小可反映某 生物体代谢活动的强弱。 生物体代谢活动的强弱。

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2 、呼吸商( respiratory 呼吸商( quotient,R.Q ),又称呼 ),又称呼 吸系数( 吸系数( respiratory coefficient ),同一植物 ),同一植物 组织在一定时间内所释放 的 CO 2 与所吸收的 O 2 的量 ( 体积或摩尔数 ) 的 比值。 比值。它表示呼吸底物的 性质及氧气供应状态的一 种指标。 种指标。 RQ= 释放的 CO 2 / 吸 收 O 2 的量

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比如说：1、糖类：六碳糖在完全氧化 时呼吸商为1 C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O 六碳糖RQ=6/6=1

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以富含氢的物质如脂肪、 以富含氢的物质如脂肪、蛋白质或其 他高度还原的化合物(H/O)为呼吸底物， 他高度还原的化合物(H/O)为呼吸底物， 则在氧化过程中脱掉的氢相对较多， 则在氧化过程中脱掉的氢相对较多，形成 H2O 时消耗的O2多，呼吸商就小，如蓖麻 时消耗的O2多 呼吸商就小， 彻底氧化时其呼吸商小于1 油为呼吸底物 彻底氧化时其呼吸商小于12C57H104O9+157O2→114CO2+104H2O

蓖麻油 RQ=114/157=0.73

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相反，以含氧比碳水化合物多的有机酸作 相反， 为呼吸底物时，则呼吸商大于1 为呼吸底物时，则呼吸商大于1,如柠檬酸 C6H8O7 +4.5O2 →6CO2+4H2ORQ=6/4.5=1.33

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影响呼吸商的因素总结： 影响呼吸商的因素总结：呼吸底物不同， 不同： 呼吸底物不同， RQ 不同：糖彻底氧化时 RQ=1 ;葡萄糖氧化时 RQ=1 ;富含氢的脂肪、 富含氢的脂肪、 蛋白质为呼吸底物时吸收的氧多， 蛋白质为呼吸底物时吸收的氧多， RQ<1 ;棕 榈酸 (C16 H 32 O 2 ) 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， 氧化时， RQ>1 。苹果酸 (C 4 H 6 O 5 ) 氧 化时 RQ=1.33 。

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呼

吸商与农业的关系： 呼吸商与农业的关系：植物的呼吸商的大小与呼吸底物的性 质密切相关， 质密切相关，故可以根据呼吸商的大小大 致推测呼吸作用的底物及其性质的改变。 致推测呼吸作用的底物及其性质的改变。

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例如：油料种子萌发时，最初以脂肪酸作为呼吸底物时RQ约 例如：油料种子萌发时，最初以脂肪酸作为呼吸底物时RQ约 RQ 0.4,但随后由于一部分脂肪酸转变为糖， 为0.4,但随后由于一部分脂肪酸转变为糖，并以糖作为呼吸 底物， RQ增加 增加。 底物，故，RQ增加。有时呼吸 商也可能来自多种呼吸底物 的平均值。 的平均值。 当然氧气的供应状况对 呼吸商的影响也很大， 呼吸商的影响也很大，在无 氧条件下发生酒精发酵， 氧条件下发生酒精发酵，只 CO2释放 释放， O2吸收 吸收， 有CO2释放，无O2吸收，则 RQ趋近于无穷大。植物体内 趋近于无穷大。 趋近于无穷大 发生合成作用， 发生合成作用，呼吸底物不 能完全氧化，其结果使RQ增 能完全氧化，其结果使 增 大如有羧化作用发生， 大如有羧化作用发生，则RQ 减小

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粮食存储与呼吸商的关系： 粮食存储与呼吸商的关系：由于氧浓度对呼吸 类型有重要的影响， 类型有重要的影响，因 而在不同的氧浓度下呼 吸商也不一样， 吸商也不一样，以葡萄 糖呼吸底物当低于无氧 呼吸消失点(在缺氧条 呼吸消失点( 件下提高CO2的浓度 件下提高CO2的浓度 时，无氧呼吸会减弱直 至消失， 至消失，

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一般把无氧呼吸停止进行的最低氧浓 度称为无氧呼吸消失点)时，呼吸商大于 1;当氧浓度高于消失点时，无氧呼吸停 止，呼吸商等于1 止，呼吸商等于1。过高的氧浓度 (70~80%)对植物有害，这可 70~80%)对植物有害，这可

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能与活性氧代谢 形成的自由基有关。 形成的自由基有关。 相反， 相反，过低的氧浓度 会由于无氧呼吸增强， 会由于无氧呼吸增强， 过多消耗体内的养料， 过多消耗体内的养料， 甚至产生酒精中毒， 甚至产生酒精中毒， 原生蛋白变性而导致 植物受伤死亡。 植物受伤死亡。鉴于 此，我们组认为粮食 存储的最佳呼吸商为 CO2释放量最低点 CO2释放量最低点， 释放量最低点， 此时有氧呼吸比较弱， 此时有氧呼吸比较弱， 无氧呼吸也受到抑制。 无氧呼吸也受到抑制。

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萌发种子和幼苗的呼吸作用在种胚未突破种皮之前， 在种胚未突破种皮之前，主要进行无 氧呼吸，种子产生的CO2大大超过 的 大大超过O2 氧呼吸，种子产生的CO2大大超过O2的 消耗，RQ>1.0,当胚根露出后 O2的消耗 当胚根露出后， 消耗，RQ>1.0,当胚根露出后，O2的消耗 速率上升，一般等于1.0左右 左右，

速率上升，一般等于1.0左右，表明此时 以糖作为呼吸底物； 以糖作为呼吸底物；以后由于有机酸的参 与或由于缺氧产生酒精发酵会使RQ大于 与或由于缺氧产生酒精发酵会使RQ大于 1.0,可达到2~3左右 1.0,可达到2~3左右。如贮藏的蛋白质和 左右。 脂肪都作为呼吸底物时，RQ会下降 会下降， 脂肪都作为呼吸底物时，RQ会下降，小 1.0。 于1.0。

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