植物呼吸作用的生理意義主要有兩點:(1)呼吸作用產生的能量是許多其他生命活動過程的能源;(2)呼吸作用的中間產物是植物體內許多重要物質生物合成的原料。下面對這兩方面分別討論。
一、糖酵解、三羧酸迴圈和電子傳遞系統的能量學
植物呼吸作用的生理意義主要有兩點:(1)呼吸作用產生的能量是許多其他生命活動過程的能源;(2)呼吸作用的中間產物是植物體內許多重要物質生物合成的原料。下面對這兩方面分別討論。
一、糖酵解、三羧酸迴圈和電子傳遞系統的能量學
一、電子傳遞系統
線粒體中的NADH主要來源於下列反應過程:三羧酸迴圈、糖酵解和葉片光呼吸時甘氨酸的氧化作用。當NADH氧化時產生ATP,由三羧酸迴圈中琥珀酸脫氫酶催化產生的UQH2也可以氧化產生ATP。所有這些氧化過程都涉及到O2的吸收和H2O的產生。不過,無論是NADH或UQH2都不能直接將電子傳遞給O2而生成H2O。電子供體上的電子要將O2還原產生H2O,要經過幾種中間化合物(載體),這些電子載體組成線粒體電子傳遞系統(electron-transport system)。在這個系統中,能量水準較高的電子經過不同的載體傳遞到能量較低的水準,最後電子(e)和質子(H2)結合氧形成水(圖2-6)。電子載體以四種主要蛋白複合體的方式排列在線粒體的內膜上,每個線粒體存在幾千個電子傳遞系統。
一、呼吸作用的定義
呼吸作用(respiration)包括了有氧呼吸和無氧呼吸兩大類型。有氧呼吸(aerobic respiration)是生活細胞吸收O2,將澱粉、葡萄糖、蔗糖等有機物質徹底氧化,放出CO2和形成H2O,並釋放能量的過程。例如以葡萄糖為底物時,有氧呼吸的總反應式如下:
高等植物是由無數細胞組成的,這些細胞並不是孤立存在的,而是緊密聯繫在一起的。植物細胞間的通道主要是胞間連絲和自由空間。
兩個相鄰細胞的細胞壁之間靠一層稱為胞間層的果膠類物質粘合在一起。此外,在兩個細胞之間常有原生質絲穿過細胞壁和胞間層而互相連通。這種原生質絲稱為胞間連絲(plasmodesma)。胞間連絲可看作是質膜特化的結構,是相鄰細胞之間穿過細胞壁的通道,直徑約40nm。高等植物的胞間連絲形成兩條分隔的通道:一條是由質膜連續構成的,處在週邊,形成管腔;另一條是位於管腔內的中央套管,稱連絲微管(圖1-7)。胞間連絲使植物細胞的原生質體互相溝通,便於物質的轉移,刺激的傳導和細胞質的流通。
真核植物細胞由兩大部分組成:細胞壁(cell wall)和原生質體(protoplast)。細胞壁包圍著原生質體,原生質體包括細胞質(cytoplasm)、細胞核(nucleus)和液泡(vacuole)(圖1-1)。
鈣 不足時首先植物的幼嫩器官受到影響,一般表現為生長點受損,嚴重時生長點壞死,呈「斷脖」症狀。根尖和頂芽生長停滯。幼根畸形,根系萎縮,根尖壞死,根毛 畸變,有的呈鱗片狀,根量少。幼葉失綠、變形,常出現彎鉤狀,葉片皺縮,葉尖扭曲,葉緣捲曲、黃化。嚴重時新葉抽出困難,甚至互相粘連,或葉緣呈不規則齒 狀開裂,並出現壞死斑點。斑點部分由於細胞壁崩壞溶解等,呈半透明狀。細胞間隙還出現棕色物質積累,甚至滲出體外。嚴重缺鈣時生長點壞死。缺鈣根常常變黑 腐爛。
鈣 在作物體內易形成不溶性的鈣鹽沉澱而固定,成為不能移動和再度利用的養分。正因為鈣是非活動元素,所以一般果實和儲藏器官中供鈣極差。水果和蔬菜常常由儲 藏組織的變形判斷供鈣不良。例如番茄蒂腐病、蘋果苦陷病等。根系中的鈣的下移也有限。作物缺鈣往往不是土壤供應不足,而是作物對鈣的吸收和轉移受阻而出現 的生理失調。