植物生理生化植物的呼吸作用

1、第四章 植物的呼吸作用 第一节 植物呼吸作用的代谢途径 第二节 影响植物呼吸作用的因素 第一节 植物呼吸作用的代谢途径 o 一、呼吸作用的概念及其生理意义 n （一）呼吸作用的概念 n （二）呼吸作用的生理意义 o 二、糖代谢 n （一）糖的无氧降解（糖酵解） n （二）糖的有氧降解 o 三、电子传递与氧化磷酸化 n （一）电子传递链的组成 n （二）氧化磷酸化 n （三）末端氧化酶系统 一、呼吸作用的概念及其生理意义 o （一）呼吸作用的概念 o （二）呼吸作用的生理意义 （一）呼吸作用的概念 o 有氧呼吸：是指细胞利 用O2，将有机物彻底氧 化分解，形成CO2和H2O， 同时释放能量的过程

2、。 o 无氧呼吸：是指细胞在 无氧条件下，把有机物 分解成为不彻底的氧化 产物，同时释放能量的 过程。 （二）呼吸作用的生理意义 o 呼吸作用提供植物生命活动所需的大部分能量。 o 呼吸代谢中间产物又是许多重要生物大分子（蛋白质、 核酸、脂类、色素等）合成原料的源泉。 二、糖代谢 o （一）糖酵解 o （二）三羧酸循环 o （三）磷酸戊糖途径 （一）糖酵解 o 糖酵解（ Glycolysis）：是 指在细胞质内所发生的，由葡 萄糖直接分解为丙酮酸的过程； 该途径又称Embden MeyerhofParnus途径，简称 EMP途径。 o 特点：反应物是葡萄糖，产物 是丙酮酸，没有彻底氧化；产 生

3、的能量少，但其中许多物质 是细胞代谢的重要中间物；不 需要O2。 1、丙酮酸的形成 2、丙酮酸的去向 3、丙酮酸生成乙酰CoA （二）三羧酸循环 o 三羧酸循环 （tricarboxylic acid cycle,TCA）：是生物体 内普遍存在的代谢途径， 循环中几个主要中间代 谢物含有三个羧基的柠 檬酸，又称为柠檬酸循 环或Krebs循环。 1、-酮戍二酸脱氢酶复合体 o -酮戍二酸脱氢酶复合 体：-酮戍二酸脱羧酶， 二氢硫辛酸转琥珀酰基 转移酶，二氢硫辛酸脱 氢酶，CoA-SH，FAD， NAD+，硫辛酸，Mg2+ ， 硫胺素焦磷酸（TPP+）。 2、三羧酸循环的生物学意义 o 三羧酸循环

4、是机体将糖或其他物质氧化而获得 能量的最有效方式。 o 三羧酸循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解 的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代 谢途径发生联系和相互转变。 （三）磷酸戊糖途径 o 磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）： 同糖酵解过程一样，也 是在细胞质内进行的一 种葡萄糖直接氧化降解 的过程。 1、磷酸戊糖途径的特点 o 磷酸戊糖途径不经糖酵 解，葡萄糖直接脱羧， 脱氢。 o 磷酸戊糖途径是非氧化 的分子间基因转移，重 排。 o 磷酸戊糖途径所有的酶 都在细胞浆中，所以PPP 在细胞浆中进行。 2、磷酸戊糖途径的生理意义 o 中间产物是生物合成的重要原

5、料：如RU5P和R5P 是核酸的合成原料；GAP与EMP相沟通；F6P，7- P-景天庚酮糖(SBP)使呼吸与光合作用联系。 o 脂肪合成需要NADPH供给：NADPH能被植物线粒 体氧化形成ATP。 o 与植物的抗病性相关：4-P-赤藓糖和GAP可以合 成莽草酸，它是多种具抗病作用的多酚物质的 前体，如木质素、花菁苷等。 三、电子传递与氧化磷酸化 o （一）电子传递链的组成 o （二）氧化磷酸化 o （三）末端氧化酶系统 （一）电子传递链的组成 o 呼吸电子传递链 (electron transport chain)：是线粒体内膜 上由呼吸传递体组成的 电子传递总轨道。 o 电子传递体：包括

6、细胞 色素系统、黄素蛋白、 铁硫蛋白等。 o 呼吸链传递电子的顺序： NAD+FADCoQ细胞 色素系统O2。 （二）氧化磷酸化 o 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）：是指在 生物氧化中伴随着ATP生成的作用；一般有两种，即底 物水平磷酸化和氧化磷酸化。 1、底物水平磷酸化 o 底物水平磷酸化 (substrate level phosphorylation)：指 底物脱氢(或脱水），其 分子内部所含的能量重 新分布，即可生成某些 高能中间代谢物，再通 过酶促磷酸基团转移反 应直接偶联ATP的生成。 2、氧化磷酸化 o 氧化磷酸化(oxidative phosp

7、horylation)：是 指电子从NADH或FADH2经 电子传递链传递给分子 氧生成水，并偶联ADP和 Pi生成ATP的过程；它是 需氧生物合成ATP的主要 途径。 （三）末端氧化酶系统 o 末端氧化酶（terminal oxidase ）：是指处于 生物氧化作用一系列反 应的最末端，将底物脱 下的氢或电子传递给氧， 并形成H2O或H2O2的氧化 酶类。 o 主要类型：包括细胞色 素氧化酶、交替氧化酶、 酚氧化酶、抗坏血酸氧 化酶、乙醛酸氧化酶、 黄素氧化酶等。 第七章 植物的呼吸作用 第一节 植物呼吸作用的代谢途径 第二节 影响植物呼吸作用的因素 光合作用与呼吸作用的区别 光合作用光合作

8、用呼吸作用呼吸作用 原料原料COCO2 2、H H2 2O OO O2 2、淀粉、己糖等有机物淀粉、己糖等有机物 产物产物 O O2 2、淀粉、己糖、蔗糖等有机淀粉、己糖、蔗糖等有机 物物 COCO2 2、H H2 2O O等等 能量转换能量转换 贮藏能量的过程贮藏能量的过程 光能转化为稳定的化学能光能转化为稳定的化学能 释放能量的过程释放能量的过程 稳定的化学能转化为活跃的稳定的化学能转化为活跃的 化学能化学能 发生部位发生部位绿色细胞、叶绿体、细胞质绿色细胞、叶绿体、细胞质生活细胞、线粒体、细胞质生活细胞、线粒体、细胞质 发生条件发生条件光照下才可发生光照下才可发生光照、暗处都可发生光照、

9、暗处都可发生 第二节 影响植物呼吸作用的因素 o 一、呼吸作用度量指标 n（一）呼吸强度* n（二）呼吸商 o 二、影响呼吸强度的主要因素* n（一）温度 n（二）氧与二氧化碳的浓度 n（三）水分 o 三、植物呼吸作用与农业生产 n（一）呼吸作用与作物栽培 n（二）呼吸作用与粮食储藏 n（三）呼吸作用与果蔬贮藏 一、呼吸作用度量指标 o （一）呼吸强度 o （二）呼吸商 （一）呼吸强度 o 呼吸强度，又称为呼吸速率（respiratory rate）：是代表呼吸强弱的定量指标。 o 根据呼吸作用性质，呼吸强度常用单位时间单 位植物组织（干重，鲜重）所吸收的O2或放出 CO2的数量表示；有时也可

10、以单位时间内植物组 织干重或鲜重的损失数量来表示。 （二）呼吸商 o 呼吸商(respiratory quotient，RQ) ：又称呼 吸系数，是指植物组织在一定时间内，释放CO2 与吸收O2的数量(体积或物质的量)比值。 o 呼吸底物不同，RQ不同：葡萄糖，R.Q=1.0；脂 肪、蛋白质，RQ1；有机酸: RQ1。 二、影响呼吸强度的主要因素 o （一）温度 o （二）氧与二氧化碳的浓度 o （三）水分 （一）温度 o 最适温度: 2535； 呼吸最适温度光合最 适温度。 o 最低温度：0左右；如 冬小麦，0-7，松 树针叶，-25。 o 最高温度：3545。 （二）氧与二氧化碳的浓度 o

11、 大气中O2占1020 时，有氧呼吸；20 时，呼吸开始下降； 10时，无氧呼吸出现 并逐步增强，有氧呼吸 迅速下降。 o 氧饱和点（oxygen saturation point）： 把无氧呼吸停止进行的 最低氧含量(10左右) 称为无氧呼吸的消失点。 长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到 伤害？ o 无氧呼吸产生酒精，酒 精使细胞质的蛋白质变 性， o 无氧呼吸利用葡萄糖产 生的能量很少，植物要 维持正常的生理需要就 要消耗更多的有机物。 o 没有丙酮酸氧化过程， 缺乏新物质合成的原料。 （三）水分 o 干燥种子，呼吸很微弱， 吸水后迅速增加，所以 种子含水量是制约种子 呼吸强弱的重要因素。

12、 o 整体植物的呼吸速率， 随着植物组织含水量的 增加而升高。 三、植物呼吸作用与农业生产 o （一）呼吸作用与作物栽培 o （二）呼吸作用与粮食储藏 o （三）呼吸作用与果蔬贮藏 （一）呼吸作用与作物栽培 o 播前浸种，通过控制温度与通气提高种子的呼 吸速率，以便促进种子萌发。 o 田间中耕松土和低洼地块开沟排水，均能增加 土壤透气性，有效地抑制无氧呼吸。 o 在人工气候室栽培作物，降低夜温以减少呼吸 消耗，有利于干物质积累。 （二）呼吸作用与粮食储藏 o 控制进仓种子的含水量， 不得超过安全含水量： 油料种子含水量6 8，淀粉种子10 12时，呼吸极微弱， 可以安全贮藏。 o 注意库房的通

13、风，增高 CO2含量，降低O2含量， 或充N贮藏。 （三）呼吸作用与果蔬贮藏 o 呼吸跃变(respiratory climacteric)：当果实 成熟到一定时期，其呼 吸速率突然增高，最后 又突然下降的现象。 o 贮藏措施：降低温度， 如香蕉的最适温度是 1114，苹果是4； 增加CO2和N2的浓度，降 低O2浓度(3-6%)。 复习思考题 o 名词解释：呼吸速率；呼吸跃变；末端氧化酶 系统；三羧酸循环。 o 糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径的主要化 学历程和生理意义如何？ o 如何协调温度、湿度及气体关系做好粮食、果 蔬的安全储藏。 o 分析下列措施，并说明它们的作用：将果蔬存 在低温下

14、；小麦、水稻等粮食储藏之前要晒干； 给作物中耕松土。 （一）糖酵解 o 糖酵解（ Glycolysis）：是 指在细胞质内所发生的，由葡 萄糖直接分解为丙酮酸的过程； 该途径又称Embden MeyerhofParnus途径，简称 EMP途径。 o 特点：反应物是葡萄糖，产物 是丙酮酸，没有彻底氧化；产 生的能量少，但其中许多物质 是细胞代谢的重要中间物；不 需要O2。 （三）磷酸戊糖途径 o 磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）： 同糖酵解过程一样，也 是在细胞质内进行的一 种葡萄糖直接氧化降解 的过程。 三、电子传递与氧化磷酸化 o （一）电子传递链的组成 o （二）氧化磷酸化 o （三）末端氧化酶系统 （一）电子传递链的组成 o 呼吸电子传递链 (electron transport chain)：是线粒体内膜 上由呼吸传递体组成的 电子传递总轨道。 o 电子传递体：包括细胞 色素系统、黄素蛋白、 铁硫蛋白等。 o 呼吸链传递电子的顺序： NAD+FADC