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呼吸商

呼吸商是生物体在同一时间内,释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比,即指呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2的分子比

呼吸商(respiratory quotient,简称RQ),又称气体交换率,指生物体在同一时间内,释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比,即指呼吸作用所释放的CO2和吸收的O2的分子数之比。 [1]

由于糖类、脂质和蛋白的供能顺序不同,只有糖类和脂质都供能不足时,才会出现蛋白质的氧化供能。而这种情况在生物体内很少发生,所以通常情况下所测定的呼吸商,实际上是非蛋白呼吸商,即以糖类和脂质为氧化分解的底物时所测定的呼吸商。不过糖类和脂质的呼吸商数值也是有差异的,分析如下:

糖类:俗称碳水化合物Cm(H2O)n。当其完全氧化分解时,释放m摩尔CO2与吸收m摩尔O2相等,故呼吸商为1。

脂质:完全氧化分解时,由于其分子中氢对氧的比例较糖分子中高,氧既需用于碳氧化,也要用于与氢氧化,需消耗较多的氧,故呼吸商小于1(0.7~0.8)。如蓖麻油的氧化方程式表示为:2C57H104O9+157O2→114CO2+104H2O,可推算出呼吸商RQ=114÷157=0.73。

注意:在氧气充足的情况下,用呼吸商的数值可推断呼吸底物。但是在低氧的条件下,由于生物体内存在无氧呼吸,特别是以糖类做为呼吸底物时,呼吸商明显会大于1。因此生物体呼吸作用类型的不同,在一定程度上也影响呼吸商数值的大小。另外,如果呼吸底物是有机酸,因其相对含氧量高,呼吸商也会大于1。

例如:

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O

六碳糖RQ=6÷6=1

蓖麻油RQ=114÷157=0.73

是当蔗糖、葡萄糖或淀粉等碳水化合物作为呼吸底物时,如果它们被完全氧化,则细胞的耗氧量和释放CO2量相等,即RQ值约等于1。例如,多种植物叶片的RQ约为1.05,禾谷类种子或其它淀粉类种子萌发时,RQ接近1。一些含油和脂肪类种子萌发时,RQ约为0.7。以油或脂肪作呼吸底物时,需要消耗大量的O2。可以通过呼吸底物完全氧化的方程式来计算呼吸商。

通过测定植物不同组织或器官的RQ,可以判断呼吸底物的类型。不过,呼吸商往往还受到许多其它因素的影响而变得更为复杂。例如:无氧呼吸时,没有O2的吸收,只有CO2的释放,此时RQ值为无穷大;当植物体内发生物质的转化,呼吸作用中间产物用于其他物质的生物合成时,RQ值会受到影响;植物体内往往是多种呼吸底物同时进行呼吸作用,其呼吸商实际上是这些物质氧化时细胞耗O2量和释放CO2量的总体结果;此外,一些物理因素如种皮不透气性,很难获得种子萌发时的耗O2量和CO2释放量的真实数据,因而测定的RQ值的可信程度低。


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