Question

植物生理学呼吸作用多样性体现在哪些方面

Answer 1

主要体现为底物降解的多途径、呼吸电子传递的多途径和末端氧化酶的多样性三个方面。
（1）呼吸底物降解的多途径：在植物体内存在着EMP-TCA,PPP,无氧呼吸，光呼吸，乙醛酸循环等呼吸途径，但植物并不是在任何时候任何条件下等同地利用这些途径。一般情况下植物是以EMP-TCA为主，因为该途径是植物体内物质和能量代谢的中心或枢纽，是正常生长发育和生理代谢所必需的。只有当环境条件变化使该途径受阻时，其他途径的比例才有所增大，如植物受伤和染病时，PPP的比例明显增大，增强对伤病的抵抗能力;又如环境缺氧时，无氧呼吸的比例会增高，以暂时适应无氧环境。因此这种呼吸途径的多样性增强了植物对环境的适应能力。
（2）呼吸电子传递的多途径：植物体内存在着多条呼吸电子传递途径，除细胞色素系统（呼吸链）电子主路（NADH→FMN→Fc.S→Q→b.b.cl→a.a3→02)外，还存在有抗氰呼吸电子传递支路（NADH→FMN→Fc.S→Q→b→02)等多条电子传递支路，通常是以呼吸链主路为主，其他支路则随不同生长发育阶段，不同环境条件和不同的组织器官而所占比例不同，常与特定的物质代谢和生理活动相联系，表现不同生理功能。
（3）末端氧化酶的多样性：末端氧化酶是指处于呼吸电子传递链的最末端，最终将电子传递给分子氧的酶。已知植物体内有细胞色素氧化酶，抗氰氧化酶，多酚氧化酶，抗坏血酸氧化酶，乙醇酸氧化酶，黄素氧化酶等多种呼吸电子传递的末端氧化酶。其中细胞色素氧化酶位于呼吸链的末端，起主导作用，呼吸作用总的耗氧量中约有4/5是由该酶完成的。其他氧化酶存在只是起到辅助作用，这些酶各有其生物学特征，对温度的要求、氧气的反应以及对伤病的适应能力不同，如抗氰氧化酶能使器官维持较高的温度，多酚氧化酶能增强对伤病的抵抗能力，黄素氧化酶能使植物适应低温环境的等，因此植物可以通过末端氧化酶来适应环境条件的变化。
植物呼吸作用的多样性是植物在长期适应环境条件的过程中演化形成的，这种多样性的形成增强了植物对环境的适应能力，使植物不会因为某种环境条件的变化而死亡。