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探究呼吸作用如何量及呼吸商的意义
生物体代谢活动的强弱。
2 、呼吸商( respiratory quotient,R.Q ),又称呼 吸系数( respiratory coefficient ),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。它表示呼吸底物的时油料种子萌发时,脂肪通过乙醛酸循环 转化为糖,需耗氧而不释放CO2,RQ可降到0.5 以下,当脂肪耗尽时以糖为呼吸底物时,RQ会 接近与1。种子如果播种过深或长期淹水缺氧, 则会影响正常的有氧呼吸,对物质的转化和器 官的形成都不利,特别是根的生长和分化会受 到明显的抑制。所以,油料种子萌发时,耗氧 多,呼吸商小,更要注意浅播,保证O2的吸收。
萌发种子和幼苗的呼吸作用
▪ 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O2的 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,表明此时 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 1.0,可达到2~3左右。如贮藏的蛋白质和 脂肪都作为呼吸底物时,RQ会下降,小 于1.0。
2C57H104O9+157O2→114CO2+104H2O
蓖麻油 RQ=114/157=0.73
相反,以含氧比碳水化合物多的有机酸作 为呼吸底物时,则呼吸商大于1,如柠檬酸
C6H8O7 +4.5O2 →6CO2+4H2O
RQ=6/4.5=1.33
影响呼吸商的因素总结:
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、 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, RQ>1 。苹果酸 (C 4 H 6 O 5 ) 氧 化时 RQ=1.33 。
当然氧气的供应状况对
呼吸商的影响也很大,在无 氧条件下发生酒精发酵,只 有CO2释放,无O2吸收,则 RQ趋近于无穷大。植物体内 发生合成作用,呼吸底物不 能完全氧化,其结果使RQ增 大如有羧化作用发生,则RQ 减小
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,因 而在不同的氧浓度下呼 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 件下提高CO2的浓度 时,无氧呼吸会减弱直 至消失,
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?
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。
1、呼吸速率又称呼吸强度。指在一 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,通 常以“mg(μl)/(h·g)”为单位,表示每克 活组织(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 数(或微开数)。呼吸速率的大小可反映某
RQ= 释放的 CO 2 / 吸 收 O 2 的量
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
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, 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 油为呼吸底物 彻底氧化时其呼吸商小于1
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,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。
例如:油料种子萌发时,最初以脂肪酸作为呼吸底物时RQ约 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,故,RQ增加。有时呼吸 商也可能来自多种呼吸底物 的平均值。
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。过高的氧浓度 (70~80%)对植物有害,这可
▪ 能与活性氧代谢 形成的自由基有关。 相反,过低的氧浓度 会由于无氧呼吸增强, 过多消耗体内的养料, 甚至产生酒精中毒, 原生蛋白变性而导致 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, 此时有氧呼吸比较弱, 无氧呼吸也受到抑制。