我們都知道，包括人類在内的大部分哺乳動物，鳥類，以及兩栖類動物都有呼吸系統，為我們的氣體交換——呼吸，提供了可能。呼吸的概念，是指機體與外界環境之間氣體交換的過程。包括人在内大多哺乳動物的呼吸過程包括三個互相聯系的環節：外呼吸，包括肺通氣和肺換氣；氣體在血液中的運輸；内呼吸，指組織細胞與血液間的氣體交換。

哺乳動物的呼吸過程

其實除了動物，地球上的絕大多數植物也都是需要進行氣體交換的，隻是與動物不同的是植物并沒有特化的沒有完備的呼吸系統。我們把植物細胞中有機物通過某些代謝途徑逐步氧化分解并釋放能量的過程，稱為植物呼吸作用。

植物的“呼吸作用”——水生植物根迹周圍有氣泡産生

而植物主要參與氣體交換的器官是——氣孔。可以吸收氧氣，供給呼吸作用。

植物氣體交換孔道——氣孔（葉片下表皮）

植物的呼吸作用可以分為有氧呼吸和無氧呼吸。有氧呼吸，是指生活細胞利用氧(O2)，将某些有機物質徹底氧化分解，生成CO2和H2O，并釋放能量的過程。

有氧呼吸過程

有氧呼吸的特點是：底物可以被逐步的完全分解，能量釋放也是最多的，這也是植物中最主要的呼吸方式。我們以一分子的葡萄糖代謝為例：

有氧呼吸過程反應方程

有氧呼吸的總反應方程

無氧呼吸，是指生活細胞在無氧條件下，把某些有機物分解成為不徹底的氧化産物，同時釋放出部分能量的過程。

無氧呼吸過程

無氧呼吸的特點是：底物分解不徹底，所以釋放的能量少。無氧呼吸的底物酒精or乳酸是，蘋果,香蕉貯藏久了産生的酒味，便是酒精發酵的結果；胡蘿蔔、甜菜塊根和青貯飼料在儲藏時也會産生乳酸等。動物組織中也會進行乳酸發酵。有氧呼吸是由無氧呼吸進化而來的。

無氧呼吸的總方程式

參與植物呼吸作用的代謝途徑很多，在這裡我們重點介紹以下三個部分：

1.糖酵解途徑——EMP途徑

糖酵解，是指葡萄糖在無氧條件下被酶降解為丙酮酸，并釋放能量的過程。主要發生在細胞質。

糖酵解途徑

糖酵解是大多數植物呼吸作用的第一步。對于高等植物，不論有氧還是無氧，糖的分解都必須通過糖酵解，然後再分道揚镳。過程中釋放了有機物質中貯存的能量（生成了NADH和ATP）。僅一步氧化還原反應，無O2參與，也不生成CO2。

2.三羧酸循環——TCA循環

三羧酸循環，由于循環中産生了三個有羧基的中間産物而得名，也稱TCA循環。丙酮酸在有氧條件下逐步氧化分解産生H2O和CO2的過程。該過程發生在線粒體内。

TCA循環——生化不知三羧糖，學了生化也白忙

TCA循環過程中，消耗1分子乙酰CoA，生成2個CO2，生成1分子ATP,有四次氧化反應，生成3分子NADH，1分子的FADH2。TCA循環是有氧呼吸産生CO2的主要來源，不僅産生了能量和還原力，還提供物質合成的中間産物，如：丙酮酸可以轉變成丙氨酸，草酰乙酸可以轉變成天冬氨酸等。

3.生物氧化——電子傳遞鍊&氧化磷酸化

生物氧化——廣義上指在活細胞内，有機物質氧化降解，包括消耗O2，生成CO2和H2O及放出能量的總過程。狹義上指電子傳遞、氧化磷酸化吸氧和産生H2O的過程。

呼吸鍊（電子傳遞鍊）是指在線粒體内膜上按氧化還原電位高低有序排列的一系列氫及電子傳遞體構成的鍊系統。NADH和FADH2脫下H 和電子，其電子由線粒體内膜上按順序排列的電子傳遞體組成的電子傳遞途徑，傳遞到分子氧的總過程。

鍊成員：4個大的多分子複合體: Complexes I - IV：細胞色素C (Cytochrome C, CytC)、輔酶I（NAD)、琥珀酸脫氫酶、細胞色素c氧化酶；2個移動的載體: 泛醌(輔酶Q，ubiquinone, UQ)；黃素蛋白(FMN)、鐵硫蛋白等。

電子呼吸鍊各組分及功能

氧化磷酸化，當底物脫下的氫經呼吸鍊（氫和電子傳遞體）傳至氧的過程中，伴随着ADP和Pi 合成ATP的過程稱氧化磷酸化 。

4.其他代謝途徑：

除了上述的代謝途徑外，還有部分植物中代替EMP途徑的磷酸戊糖途徑，無氧條件下的乙醛酸循環和乙醇酸途徑等呼吸化學途徑。

乙醛酸途徑

随着研究深入，發現呼吸傳遞鍊也不止一條，除了上述介紹的1 條主路外，還有4 條支路。正常的呼吸鍊，以細胞色素氧化酶為末端；抗氰化物呼吸鍊，以交替氧化酶為末端，如：水稻、泰坦魔芋等。

電子傳遞鍊主路

電子傳遞鍊支路

電子傳遞鍊支路——抗氰支路

在農業種植中，保持通氣良好、植株呼吸作用良好，農作物長勢良好。

水稻出苗

水培蔬菜，花卉

糧食種子儲藏時，抑制呼吸作用，要保證曬幹，通風，關注空氣成分，殺蟲滅菌。

農民在曬制玉米

水果蔬菜的儲存中，同樣要防止呼吸作用引起的躍變。要保持低溫，控制氣體成分-O2， N2。

冷藏室中的蔬菜瓜果

日常生活中，我們也離不開呼吸作用的，将土豆絲浸泡在水中（起隔絕氧和稀釋底物及酶的作

用），抑制其變褐。

酚氧化酶使土豆氧化變褐

新采摘茶葉的茶葉立即需要焙炒“殺青”，也是為了去除氧化酶，防止變色，保持茶色翠綠和清香。

炒茶，去除酚氧化酶

不過制紅茶時，通過多酚氧化酶的作用使茶葉中的酚類氧化并聚合成紅褐色的色素。

紅茶多褐色，茶湯暗紅

注：本文參考書目或課件：

《植物生理學》,湖南農業大學;

《植物生物學》,《植物學基礎實驗》，長江大學

《植物學》,《植物學基礎實驗》，華中農業大學

部分圖片來自百度圖庫。

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