第五章-植物的呼吸作用

1、第五章 植物的呼吸作用一一. . 呼吸作用的概念呼吸作用的概念 概念概念: 呼吸作用（呼吸作用（Respiration)Respiration): :是指生是指生活细胞内的有机物，在一系列酶的参与下，活细胞内的有机物，在一系列酶的参与下，逐步氧化分解成逐步氧化分解成CO2CO2和和H2OH2O，并释放能量的，并释放能量的过程。过程。 二二. . 植物呼吸作用的意义植物呼吸作用的意义1. 1. 作为生命活动的重要指标作为生命活动的重要指标 4. 4. 可提高植物的抗病及抗害能力可提高植物的抗病及抗害能力2. 2. 提供生命活动所需的能量提供生命活动所需的能量 3. 3. 为其他有机物合成提供原料

2、为其他有机物合成提供原料三、呼吸作用的指标三、呼吸作用的指标 1、呼吸速率（respiratory rate）又称呼吸强度（ respiratory intensity） 单位时间内单位鲜重或干重植物组织释放的CO2或吸收O2的量。单位有：mg g-1h-1 ； mol g-1h-1； l g-1h-1等。 2、呼吸商（respiratory quotient , R.Q） 又称呼吸系数 指植物组织在一定时间内，释放CO2与吸收O2的数量比值。 释放CO2的量 RQ = 吸收O2的量RQ是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。 依据呼吸过程中是否有氧气的依据呼吸过程中是否有氧气的参与，可

3、将呼吸作用分为参与，可将呼吸作用分为有氧呼吸有氧呼吸和和无氧呼吸无氧呼吸两大类型。两大类型。1.1.呼吸作用的类型呼吸作用的类型: : 第二节 呼吸作用的类型及生化过程 有氧呼吸有氧呼吸是指生活细胞利用是指生活细胞利用O O2 2，将某，将某些有机物质些有机物质彻底彻底氧化分解，形成氧化分解，形成COCO2 2和和H H2 2O O，同时释放能量的过程。，同时释放能量的过程。 1. 1. 有氧呼吸有氧呼吸 （aerobic Respiration)aerobic Respiration)+6H2O+6H2O有氧呼吸的特点：有氧呼吸的特点： 1. 1. 底物分解完全（逐步被分解）。底物分解完全（

4、逐步被分解）。 2. 2. 能量释放多。能量释放多。 在正常条件下，有氧呼吸是高等植物在正常条件下，有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要途径。进行呼吸的主要途径。2. 2. 无氧呼吸无氧呼吸 （anaerobic respiration)anaerobic respiration) 无氧呼吸无氧呼吸是指生活细胞在是指生活细胞在无氧无氧条件下，条件下，把某些有机物分解成为把某些有机物分解成为不彻底的氧化不彻底的氧化产物，产物，同时释放能量的过程。同时释放能量的过程。无氧呼吸的特点：无氧呼吸的特点： 1 1 底物分解不完全。底物分解不完全。 2 2 能量释放少。能量释放少。呼吸作用的生化生化呼吸作用的

5、生化生化 呼吸代谢过程包括: 底物的降解（底物氧化）底物的降解（底物氧化） 能量产生（末端氧化）能量产生（末端氧化）图图 4-3 植物植物体内体内主要主要呼吸呼吸代谢代谢途径途径相互相互关系关系示意示意图图淀粉、蔗糖淀粉、蔗糖磷酸己糖磷酸己糖磷酸丙糖磷酸丙糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA三三羧酸循环羧酸循环CO2+H2O磷酸戊糖磷酸戊糖PPPPPP途径途径中间代谢产物是合成糖类、脂类、蛋白中间代谢产物是合成糖类、脂类、蛋白质和维生素及各种次生物质的原料质和维生素及各种次生物质的原料正常情况下正常情况下PPP途径占呼吸途径占呼吸3%30%，处于逆境时，处于逆境时，PPP上上升，油料作物结实期升，油料

6、作物结实期PPP上升上升糖糖酵解酵解脂脂肪肪 氧化氧化有氧有氧无氧无氧乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶脱羧酶脱羧酶乳酸（淹酸菜、泡菜、青贮饲料）乳酸（淹酸菜、泡菜、青贮饲料）乙乙醛醛乙醇乙醇洒精洒精发酵发酵有氧有氧乙酸（醋）乙酸（醋）乙醛酸循环乙醛酸循环乙酸乙酸乙醇酸乙醇酸草酸草酸甲酸甲酸琥珀酸琥珀酸乙醇酸循环乙醇酸循环化学途径的多样性：化学途径的多样性： 1 1、糖酵解糖酵解 2 2、三羧酸循环三羧酸循环 3 3、戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径 4 4、无氧呼吸无氧呼吸 5 5、乙醛酸循环、乙醛酸循环一、糖酵解一、糖酵解 是在无氧条件下，酶将葡萄糖是在无氧条件下，酶将葡萄糖降解成丙酮酸，并释放能量的过降解成丙

7、酮酸，并释放能量的过程，亦称程，亦称EMPEMP途径。在细胞质内途径。在细胞质内进行。进行。1.1.糖酵解的化学历程糖酵解的化学历程2 .2 .糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义（1 1）糖酵解生成的）糖酵解生成的ATPATP、NADPNADP可使生物体获得生可使生物体获得生命活动所需的部分能量和还原力命活动所需的部分能量和还原力。（2 2）糖酵解的一些中间产物（如甘油醛）糖酵解的一些中间产物（如甘油醛-3-3-磷酸）磷酸）是合成其它有机物的重要原料。是合成其它有机物的重要原料。（3 3）最终产物丙酮酸在生化上十分活跃，可进行）最终产物丙酮酸在生化上十分活跃，可进行不同的生化反应：不同的生化反应

8、： 二、三羧酸循环（二、三羧酸循环（TCATCA循环）循环） 是指糖酵解产生的是指糖酵解产生的丙酮酸丙酮酸在有氧条件下，在有氧条件下，进入线粒体，经氧化脱羧形成乙酰辅酶进入线粒体，经氧化脱羧形成乙酰辅酶A A。乙。乙酰辅酶酰辅酶A A再进入三羧酸循环再进入三羧酸循环彻底氧化成彻底氧化成COCO2 2 和和H H2 2O O，并释放能量，并释放能量。在线粒体基质中进行。在线粒体基质中进行。1 . TCA循环的化学历程循环的化学历程2 . TCA2 . TCA循环的意义循环的意义: : （1 1）植物进行呼吸的主要途径）植物进行呼吸的主要途径 （2 2）糖）糖, ,脂肪脂肪, ,蛋白质和核酸代谢的

9、枢纽蛋白质和核酸代谢的枢纽（3 3）中间产物的作用）中间产物的作用（4 4）丙酮酸经过）丙酮酸经过TCATCA循环有循环有5 5次脱氢，其中形成次脱氢，其中形成4NADH+H+4NADH+H+，1 1个个FADH2,FADH2,它们的氢经呼吸链传递给它们的氢经呼吸链传递给分子氧结合成水，同时发分子氧结合成水，同时发 生氧化磷酸化生成生氧化磷酸化生成ATPATP，是植物体获得能量的主要形式是植物体获得能量的主要形式。（5 5） TCA TCA循环中一系列脱羧反应是呼吸作用释循环中一系列脱羧反应是呼吸作用释放放CO2CO2的来源的来源, CO2, CO2是有机体合成的原料是有机体合成的原料1 1、

10、呼吸链的概念：、呼吸链的概念： 呼吸链（呼吸链（respiratory chainrespiratory chain），是指按一），是指按一定顺序排列互相衔接传递氢（定顺序排列互相衔接传递氢（H H+ +）或电子到分）或电子到分子氧的一系列呼吸传递体的总轨道。也叫电子子氧的一系列呼吸传递体的总轨道。也叫电子传递链传递链(Electron Transport Chain ,ETC(Electron Transport Chain ,ETC） . . 一、呼吸链的概念和组成一、呼吸链的概念和组成呼吸链呼吸链位于位于线粒体内膜上。线粒体内膜上。2、呼吸链的组成、呼吸链的组成以细胞色素呼吸链为例：以细

11、胞色素呼吸链为例：琥珀酸琥珀酸-泛醌氧化还原酶泛醌氧化还原酶（NADH-泛醌氧化还原酶）泛醌氧化还原酶）（泛醌（泛醌-细胞色素氧化还原酶）细胞色素氧化还原酶）Cyt c-细胞色素氧化还原酶细胞色素氧化还原酶ATP 合酶合酶二、呼吸代谢能量的利用二、呼吸代谢能量的利用EMP 净生成净生成 2ATP 2 2个个NADH 2 1.5 3 TCA 1个底物水平磷酸化个底物水平磷酸化*2 1 *2 =2 1个个FADH2 *2 1*1.5 *2 1.5 *2=3 4NADH *2 4 *2.5*2 10 *2=20总计总计 30反应部位 形成ATP胞质中的葡萄糖经过胞质中的葡萄糖经过EMPEMP和和TC

12、ATCA循环完全氧化产循环完全氧化产ATPATP 三、磷酸戊糖途径（三、磷酸戊糖途径（PPPPPP） 是指不经过糖酵解，葡萄糖是指不经过糖酵解，葡萄糖-6-6-磷酸直磷酸直接被氧化的途径，又称磷酸戊糖支路。在细接被氧化的途径，又称磷酸戊糖支路。在细胞质中进行。胞质中进行。1.1.磷酸戊糖途径的化学历程磷酸戊糖途径的化学历程2.PPP2.PPP途径的意义：途径的意义：. .该途径中的一些中间产物丙糖、戊糖、己糖等该途径中的一些中间产物丙糖、戊糖、己糖等的磷酸酯也是光合作用卡尔文循环的中间产物，因的磷酸酯也是光合作用卡尔文循环的中间产物，因而呼吸作用和光合作用可以联系起来。而呼吸作用和光合作用可以

13、联系起来。. .该途径的一些中间产物在生理活动中十分活该途径的一些中间产物在生理活动中十分活跃，它们是许多重要有机物质生物合成的原料。跃，它们是许多重要有机物质生物合成的原料。.NADPH.NADPH为其他合成反应提供还原力为其他合成反应提供还原力. .四、乙醛酸循环四、乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环的意义乙醛酸循环的意义1.1.对三羧酸循环起协助作用。乙醛酸循环和对三羧酸循环起协助作用。乙醛酸循环和TCATCA循环交错进行，乙醛酸循环中产生循环交错进行，乙醛酸循环中产生C4C4化合物，化合物，可以弥补可以弥补TCATCA循环中循环中C4C4的不足的不足2.2.循环中产生乙酰循环中产

14、生乙酰CoACoA可以已生为葡萄糖或淀粉，可以已生为葡萄糖或淀粉，为植物幼苗提供营养。为植物幼苗提供营养。第三节第三节 呼吸作用的调节呼吸作用的调节1 1、巴斯德效应、巴斯德效应指氧抑制乙醇发酵现象指氧抑制乙醇发酵现象2 2、能荷调节、能荷调节3 3、NADH/NADNADH/NAD比值的调节比值的调节第四节、抗氰呼吸与植物氧化酶第四节、抗氰呼吸与植物氧化酶酚氧化酶在生活中的应用：酚氧化酶在生活中的应用：1 1、马铃薯、苹果、梨等受伤？、马铃薯、苹果、梨等受伤？ 2 2、制茶业应用：红茶，绿茶、制茶业应用：红茶，绿茶植物组织受伤后因酚氧化酶的活植物组织受伤后因酚氧化酶的活性加强而使呼吸增强的现

15、象称为性加强而使呼吸增强的现象称为伤呼吸伤呼吸. .它与酚氧化酶活性增加它与酚氧化酶活性增加有关。有关。 总结：总结： 植物中虽然存在多条电子传递途植物中虽然存在多条电子传递途径，但是径，但是细胞色素氧化酶途和抗氰呼细胞色素氧化酶途和抗氰呼吸径为两条主要途径。植物对这两条吸径为两条主要途径。植物对这两条途径有途径有协调控制协调控制现象：当细胞色素氧现象：当细胞色素氧化酶途径受阻时，抗氰呼吸产生或加化酶途径受阻时，抗氰呼吸产生或加强，可以保证强，可以保证EMP-TCAEMP-TCA循环和循环和PPPPPP能正能正常进行，保证底物继续氧化，维持生常进行，保证底物继续氧化，维持生命活动各方面的需要。命活动各方面的需要。 氧浓度在10-20%之间全部是有氧呼吸，当植物根系氧浓度低于5%时有氧呼吸减弱。 低氧易发生无氧呼吸，高氧产生氧伤害。1 1、氧气、氧气第五节第五节 外界环境对呼吸作用的影响外界环境对呼吸作用的影响 长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？ 1、无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞质的蛋白质变性； 2、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； 3、没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合