呼吸作用不等于呼吸

現(xiàn)行新世紀(jì)義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書北京師范大學(xué)版生物學(xué)，第五章“綠色開(kāi)花植物的生活方式”第二節(jié)“呼吸作用”中，第一部分內(nèi)容“觀察植物的呼吸現(xiàn)象”，教材中安排了三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：“種子萌發(fā)時(shí)吸收氧氣”、“種子萌發(fā)時(shí)釋放二氧化碳”、“種子萌發(fā)時(shí)釋放能量”。通過(guò)這三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，分別得出結(jié)論：“萌發(fā)種子進(jìn)行呼吸時(shí)吸收氧氣”、“萌發(fā)種子進(jìn)行呼吸時(shí)釋放二氧化碳”、“萌發(fā)種子進(jìn)行呼吸時(shí)產(chǎn)生熱量”。對(duì)于前兩個(gè)結(jié)論還可以說(shuō)得通，但對(duì)于第三個(gè)結(jié)論，不論怎樣講，筆者認(rèn)為是不妥的，因?yàn)闊崃坎皇敲劝l(fā)種子進(jìn)行呼吸產(chǎn)生的，而是萌發(fā)種子細(xì)胞內(nèi)旺盛的呼吸作用所產(chǎn)生的。教材接著總結(jié)說(shuō)：“上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，萌發(fā)種子進(jìn)行呼吸作用時(shí)，不但吸收氧氣，釋放二氧化碳，而且會(huì)產(chǎn)生熱量。”由此可見(jiàn)，這里教材沒(méi)有處理好“呼吸作用”和“呼吸”兩個(gè)概念的區(qū)別，而把兩者等視為一個(gè)概念使用，這樣容易讓學(xué)生對(duì)兩者產(chǎn)生混淆，是有失科學(xué)性的。

我們知道，“呼吸作用”和“呼吸”是生物學(xué)中的兩個(gè)重要概念，兩者既有聯(lián)系，又有本質(zhì)區(qū)別，不能隨意混同。筆者認(rèn)為，新課程教學(xué)改革，在倡導(dǎo)采用靈活多樣的教學(xué)方法、運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)手段，在加快學(xué)生的認(rèn)知速度、擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)層面的同時(shí)，斷不可忽視或削弱對(duì)必要的、基本的生物學(xué)概念的教學(xué)要求。下面筆者就“呼吸作用”和“呼吸”與同仁進(jìn)行探討，以便我們進(jìn)一步理解和區(qū)別兩者。

呼吸作用是一切生活細(xì)胞所共有的生命活動(dòng)。在整個(gè)生物界，除病毒外，所有原核生物（包括細(xì)菌、藍(lán)藻、放線菌、支原體、立克次體、衣原體等）和真核生物（包括原生動(dòng)物、綠藻和一切多細(xì)胞的動(dòng)物、植物等），它們的生活細(xì)胞都必須進(jìn)行呼吸作用。呼吸作用是使生物獲得生命活動(dòng)所需要能量的重要生理作用。從物質(zhì)轉(zhuǎn)變的基本特點(diǎn)來(lái)看，呼吸作用是細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物在多酶體系的催化下的生物氧化過(guò)程，因此，它和細(xì)胞內(nèi)的其他分解作用，常被人們叫做異化作用。從生命活動(dòng)的能量供應(yīng)來(lái)看，它是一切生活細(xì)胞獲得所需自由能量的基本途徑，因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)有機(jī)物質(zhì)氧化分解所放出的化學(xué)能量，主要以ATP的形式直接作用到代謝過(guò)程和生長(zhǎng)發(fā)育中去。任何活的細(xì)胞都不停地進(jìn)行呼吸作用，呼吸作用停止就意味著細(xì)胞的死亡。呼吸作用還能為其他化合物（蛋白質(zhì)、核酸、脂類等）的合成提供原料，如呼吸作用的中間產(chǎn)物中有各種酮酸，它們經(jīng)過(guò)氨基化作用，可以合成氨基酸，進(jìn)一步合成蛋白質(zhì)。

總之，理解呼吸作用，要從細(xì)胞入手，它是一個(gè)極其復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程，是生物極其重要的生理過(guò)程，無(wú)論從能量代謝方面看，還是從物質(zhì)代謝方面看，都可以把呼吸做用當(dāng)做是生物新陳代謝的中心環(huán)節(jié)。

生物新陳代謝的基本類型，按異化作用方式劃分，事實(shí)上就是按呼吸作用是否有氧參與來(lái)進(jìn)行劃分，可分為兩大類，即需氧型（有氧呼吸型）和厭氧型（無(wú)氧呼吸型）。需氧型生物必須不斷地從外界環(huán)境中攝取氧來(lái)氧化分解自身的組成物質(zhì)，以釋放能量，放出二氧化碳，一些微生物、絕大多數(shù)植物、幾乎所有的動(dòng)物都是需氧型的。厭氧型生物，在缺氧的環(huán)境中，依靠酶的作用使有機(jī)物分解，以獲得進(jìn)行生命活動(dòng)所需的能量，厭氧型生物見(jiàn)于少數(shù)低等生物，如絳蟲、蛔蟲等寄生蟲，乳酸菌、硝酸鹽還原菌等微生物。

我們須注意，在微生物學(xué)中，把生物氧化過(guò)程中不需氧參與的一種形式叫發(fā)酵，另一種形式則叫無(wú)氧呼吸，前者類型的微生物以有機(jī)物為最終電子受體進(jìn)行生物氧化過(guò)程，如啤酒酵母的乙醇發(fā)酵、乳鏈球菌的乳酸發(fā)酵等；后者在生物氧化時(shí)是以除氧以外的無(wú)機(jī)物作為最終電子受體，如硝酸鹽還原菌的反硝化作用、硫酸鹽還原菌的反硫化作用。微生物中的某些類型，在有氧或缺氧時(shí)都能自如地以不同方式進(jìn)行生物氧化過(guò)程，如酵母菌在缺氧時(shí)進(jìn)行乙醇發(fā)酵，在有氧時(shí)則進(jìn)行有氧呼吸。

高等動(dòng)、植物可以局部地、暫時(shí)地進(jìn)行無(wú)氧呼吸。例如，人在進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌因暫時(shí)缺氧，可出現(xiàn)無(wú)氧呼吸。在水淹情況下，高等植物的根系細(xì)胞，因土壤缺氧，可以暫時(shí)進(jìn)行無(wú)氧呼吸。

呼吸是指生物體通過(guò)一定的結(jié)構(gòu)和外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換的過(guò)程。換句話說(shuō)，就是生物體通過(guò)一定的結(jié)構(gòu)從外界環(huán)境獲得氧，并向外界環(huán)境釋放二氧化碳的過(guò)程。

單細(xì)胞的原生動(dòng)物生活在水中，它們可以通過(guò)體表直接與水進(jìn)行氣體交換，即通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)行呼吸。

低等水生的多細(xì)胞無(wú)脊椎動(dòng)物，如腔腸動(dòng)物、扁形動(dòng)物、線形動(dòng)物等。它們的身體都沒(méi)有專門的呼吸器官，其呼吸機(jī)能是通過(guò)整個(gè)體表進(jìn)行氣體交換，其中腔腸動(dòng)物如水螅、水母等還借消化腔中出入的水流進(jìn)行氣體交換。水生橈足綱節(jié)肢動(dòng)物，身小體薄，它們也是利用整個(gè)體表來(lái)交換氣體的。軟甲綱等足目節(jié)肢動(dòng)物，常在腹部的游泳足上保留薄的角質(zhì)膜以進(jìn)行呼吸。

較大而活躍的水生無(wú)脊椎動(dòng)物，當(dāng)其呼吸膜的表面積不能提供足夠的氧氣而需要加強(qiáng)氣體交換時(shí)，其身體的某一部分表面，出現(xiàn)了專門的呼吸器官——鰓。如水棲寡毛類、鰓蛭等少數(shù)蛭類的環(huán)節(jié)動(dòng)物，身體都有鰓結(jié)構(gòu)。另外，大多數(shù)軟體動(dòng)物，高等甲殼類動(dòng)物，都能靠水流過(guò)鰓腔時(shí)，通過(guò)鰓完成呼吸。

陸生無(wú)脊椎動(dòng)物，如環(huán)節(jié)動(dòng)物蚯蚓，通過(guò)濕潤(rùn)的皮膚進(jìn)行氣體交換。有些動(dòng)物的鰓可在濕潤(rùn)的空氣中進(jìn)行呼吸，如有些螯蝦能在夜晚短時(shí)期內(nèi)離開(kāi)水到陸地上來(lái)覓食，有些小型陸生甲殼類能在濕潤(rùn)的石塊下生活。氣管系統(tǒng)是陸生節(jié)肢動(dòng)物最普通和最有效的呼吸系統(tǒng)，那些飛翔力強(qiáng)的昆蟲在它們的氣管干上往往擴(kuò)大成氣囊，當(dāng)它借肌肉收縮時(shí)氣囊的壓縮和伸張能促進(jìn)通氣作用。陸生蝸牛的鰓退化，而在外套膜的內(nèi)壁上密布著無(wú)數(shù)血管網(wǎng)并擴(kuò)大成“肺室”，適于在空氣中呼吸。此外蛛形綱的書肺是由很多薄膜狀的鰓片重疊排列如書頁(yè)狀，空氣與薄膜直接接觸，以進(jìn)行氣體交換。

寄生的無(wú)脊椎動(dòng)物，如絳蟲、蛔蟲、血吸蟲等，一般是利用無(wú)氧呼吸途徑來(lái)維持低水平的代謝，有的可從宿主血液中吸取所需的氧，它們沒(méi)有專門的呼吸器官。

脊椎動(dòng)物中，魚類用鰓呼吸，氣體交換在水與鰓內(nèi)的血液間進(jìn)行。兩棲類的幼體生活在水中，通過(guò)鰓交換氣體，成體用肺呼吸，還能通過(guò)皮膚交換氣體以補(bǔ)充肺呼吸之不足，有些無(wú)肺的有尾兩棲類用鰓和皮膚交換氣體。爬行類、鳥類、哺乳類動(dòng)物都是通過(guò)肺進(jìn)行呼吸的。

必須指出，對(duì)于植物，雖然也進(jìn)行“呼吸”，即為了有氧呼吸從外界吸入氧并排出二氧化碳。但是，一方面由于植物體內(nèi)不像動(dòng)物那樣有專門的呼吸器官或結(jié)構(gòu)；另一方面由于植物體內(nèi)有較為復(fù)雜的氣體交換情況。比如，被子植物葉片表面上有大量氣孔存在，氣孔是植物進(jìn)行氣體交換的通道，在有光的白天通過(guò)它主要吸入二氧化碳，釋放出氧，在夜晚主要吸入氧，釋放二氧化碳。我們知道，植物細(xì)胞每時(shí)每刻都進(jìn)行著呼吸作用，而在白天有光時(shí)，由于受強(qiáng)烈的光合作用的掩蓋，所以白天主要是吸入二氧化碳，釋放氧。因此，對(duì)于植物來(lái)說(shuō)，我們通常只說(shuō)明與其呼吸作用有關(guān)的氣體交換情況，而并不使用“呼吸”這一概念。

總之，生物的呼吸要從器官、個(gè)體的角度來(lái)理解，它是一個(gè)生物物理過(guò)程，它的根本意義在于，為生物體進(jìn)行有氧呼吸（呼吸作用的重要方式）提供氧，并把呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳排出體外。

（通渭縣第二中學(xué)）