呼吸作用的概念和生理意义课件

1、4-1. 呼吸作用的概念和生理意义 4-2.呼吸代谢的生化途径4-3.电子传递与氧化磷酸化4-4. 呼吸作用的指标及影响因素 4-5. 呼吸作用与农业生产 第四章 植物的呼吸作用4-1. 呼吸作用的概念和生理意义 第四章 植物的呼吸作4-1. 呼吸作用的概念和意义 一. 概念 是指生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。 1. 有氧呼吸 是指生活细胞利用O2，将某些有机物质彻底氧化分解，形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。 4-1. 呼吸作用的概念和意义 一. 概念 是指生活2. 无氧呼吸 是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量

2、的过程。 2. 无氧呼吸 是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成二. 生理意义 1. 为植物生命活动提供能量 2. 中间产物是合成重要有机物质的原料 3. 提供还原力4.在植物抗病免疫方面有重要作用二. 生理意义 1. 为植物生命活动提供能量 呼吸作用的概念和生理意义课件呼吸作用的概念和生理意义课件4-2. 呼吸代谢的生化途径图 4-3 植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图 4-2. 呼吸代谢的生化途径图 4-3 植物体内主要呼吸代淀粉、蔗糖磷酸己糖磷酸丙糖丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环CO2+H2O磷酸戊糖PPP途径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正常情况

3、下PPP途径占呼吸3%30%，处于逆境时，PPP上升，油料作物结实期PPP上升糖酵解脂肪 氧化有氧无氧乳酸脱氢酶脱羧酶乳酸（淹酸菜、泡菜、青贮饲料）乙醛乙醇洒精发酵有氧乙酸（醋）乙醛酸循环乙酸乙醇酸草酸甲酸琥珀酸乙醇酸循环淀粉、蔗糖磷酸己糖磷酸丙糖丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环CO2+ （三）三羧酸循环的特点和生理意义 1. TCA循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能量的有效途径。 2. TCA循环中释放的CO2中的氧，不是直接来自空气中的氧，而是来自被氧化的底物和水中的氧。 3.在每次循环中消耗2分子H2O。一分子用于柠檬酸的合成，另一分子用于延胡索酸加水生成苹果酸。水的加入相当于向中间产物注

4、入了氧原子，促进了还原性碳原子的氧化。（三）三羧酸循环的特点和生理意义 4.TCA循环中并没有分子氧的直接参与，但该循环必须在有氧条件下才能进行，因为只有氧的存在，才能使NAD+和FAD在线粒体中再生，否则TCA循环就会受阻。 5.该循环既是糖、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。 4.TCA循环中并没有分子氧的直接参与，但该循环必须在有 有机物在生物活细胞中所进行的一系列传递氢和电子的氧化还原过程，称为生物氧化(biological oxidation)。 4-3.电子传递与氧化磷酸化 有机物在生物活细胞中所进行的一系列传递一、呼吸链的概念

5、和组成所谓呼吸链(respiratory chain)即呼吸电子传递链(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。氢传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有NAD、FMN、FAD、CoQ等。它们既传递电子，也传递质子；电子传递体包括细胞色素系统和某些黄素蛋白、铁硫蛋白。呼吸链传递体传递电子的顺序是：代谢物NAD+FADCoQ细胞色素系统O2。 一、呼吸链的概念和组成所谓呼吸链(respiratory cNADHFMN FeSCoQCytb FeS Cytc1CytcCytaa3O2FeSFADH细胞色素氧化酶P/O=3NADHFMN Fe

6、SCoQCytb FeS二、氧化磷酸化（一）磷酸化的概念及类型生物氧化过程中释放的自由能，促使ADP形成ATP的方式。一般有两种，即底物水平的磷酸化和氧化磷酸化。 1.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。二、氧化磷酸化（一）磷酸化的概念及类型在高等植物中以这种形式形成的ATP只占一小部分，糖酵解过程中有两个步骤发生底物水平磷酸化：(1) 甘油醛-3-磷酸被氧化脱氢，生成一个高能硫酯键，再转化为高能磷酸键，其磷酸基团再转移到A

7、DP上，形成ATP。(2) 2-磷酸甘油酸通过烯醇酶的作用，脱水生成高能中间化合物(PEP)，经激酶催化转移磷酸基团到ADP上，生成ATP。在TCA循环中，由琥珀酰CoA形成琥珀酸时通过底物水平磷酸化生成ATP。 在高等植物中以这种形式形成的ATP只占一小部分，糖酵解过程中2. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 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。电子沿呼吸链由低电位流向高电位是个逐步释放能量的过程。 2. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylaNAD

8、HFMN FeSCoQCytb FeS Cytc1CytcCytaa3O2ADP+Pi ATPADP+Pi ATPADP+Pi ATPFeSFADH细胞色素氧化酶P/O=3NADHFMN FeSCoQCytb FeS图4-11 氧化磷酸化作用机理示意图 图4-11 氧化磷酸化作用机理示意图 末端氧化酶：能将底物所脱下的氢中的电子最后传给O2，并形成H2O或H2O2的酶类。交替氧化酶：线粒体中还存在一种对氢化物不敏感的氧化酶，可将电子传递给O2，称为交替氧化酶，又称抗氢氧化酶。细胞色素氧化酶和交替氧化酶都属于线粒内末端氧化酶。其它都属于线粒外末端氧化酶。三、末端氧化酶类末端氧化酶：能将底物所脱下

9、的氢中的电子最后传给O2，并形成H末端氧化酶的多样性末端氧化酶的多样性四、光合作用与呼吸作用的关系1. ADP和NADP+在光合和呼吸中可共用。 2. 光合C3途径与呼吸PPP途径基本上正反反应，中间产物可交替使用。 3. 光合释放O2 呼吸， 呼吸释放CO2 光合 四、光合作用与呼吸作用的关系1. ADP和NADP+在光合和 光合作用与呼吸作用的区别光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、淀粉、己糖等有机物产物O2、淀粉、己糖、蔗糖等有机物CO2、H2O等能量转换贮藏能量的过程光能 电能 活跃的化学能 稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能 活跃的化学能发生部位绿色细胞、叶绿体、细胞质生活细

10、胞、线粒体、细胞质发生条件光照下才可发生光下、暗处都可发生光合作用与呼吸作用的区别光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO4-4 呼吸作用的指标及其影响因素一. 呼吸作用的指标二.呼吸商的影响因素三.呼吸速率的影响因素4-4 呼吸作用的指标及其影响因素一. 呼吸作用的指标1. 呼吸速率(respiratory rate) molg-lh-1，molm-2s-1，lg-lh-1等 2. 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。RQ=释放的CO2量 / 吸收的O2量 一. 呼吸作用的指标概念1.

11、 呼吸速率(respiratory rate) mol呼吸底物不同，RQ不同。 葡萄糖: R.Q=1.0 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O R.Q=6/6=1.0 脂肪、蛋白质: RQ1， （棕榈酸）C16H32O2 + 23O2 16CO2 + 16H2O R.Q=16/23=0.70 有机酸: RQ1, （苹果酸）C4H6O5 + 3O2 4CO2 + 3H2O R.Q=4/3=1.33 二. 呼吸商的影响因素呼吸底物不同，RQ不同。 葡萄糖: R.Q=1.0 不同植物不同 植 物 种 类 呼吸速率(O2，鲜重)/lg-lh-1 仙人掌 6.80 景天属 16.60 蚕豆

12、 96.60 小麦 251.00 细菌 10 000.00 三. 呼吸速率的影响因素 1. 内部因素的影响不同植物不同 植 物 种 类 呼吸速率(O2，鲜重)/l不同器官或组织不同 生殖器官营养器官 生长旺盛、幼嫩器官生长缓慢、 年老器官 种子内，胚胚乳不同器官或组织不同 生殖器官营养器官最适温度: 2535 呼吸最适温度光合最适温度最低温度：0左右 (冬小麦: 0 -7，松树针叶: -25) 最高温度：3545 在035，温度系数(Q10)为2.02.5 2. 外界条件的影响 （1）温度 最适温度: 2535 2. 外界条件的影响 （1）预先将豌豆幼苗放在25下，培养4天，其相对呼吸速率为1

13、0，在放到不同温度下培养3h, 测定相对速率的变化 预先将豌豆幼苗放在25下，培养4天，其相对呼吸速率为10，氧浓度过低, 无氧呼吸增强，产生酒精中毒，消耗体内养料过多。 （2）氧气呼吸开始下降201020有氧呼吸10无氧呼吸出现并逐步增强，有氧呼吸迅速下降。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。氧浓度过高，对植物有毒害氧浓度过低, 无氧呼吸增强，产生酒精中毒，消耗体内养料过多。（3） CO2CO2浓度增高, 呼吸受抑, 5时，明显抑制, 土壤积累CO2可达410，（3） CO2CO2浓度增高, 呼吸受抑, （4）水分 干燥种子，呼吸很微弱；吸水后迅速增加， 种子含水

14、量是制约种子呼吸强弱的重要因素。整体植物的呼吸速率，随着植物组织含水量的增加而升高呼吸底物的含量机械损伤（4）水分 干燥种子，呼吸很微弱；吸水后迅速增加， 种子含4-5. 呼吸作用与农业生产一. 呼吸作用与作物栽培 二. 种子的安全贮藏与呼吸作用 三. 果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏 4-5. 呼吸作用与农业生产一. 呼吸作用与作物栽培 一. 呼吸作用与作物栽培 播前浸种，通过控制温度与通气提高种子的呼吸，以便促进种子萌发。 田间中耕松土和低洼地块开沟排水等均能增加土壤透气性，有效地抑制无氧呼吸。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。 一. 呼吸作用与作物栽培 播前

15、浸种，通过控制温度与通气提二. 种子的安全贮藏与呼吸作用 油料种子: 68淀粉种子: 1012呼吸极微弱，可以安全贮藏，称为安全含水量。呼吸作用显著增强9101315二. 种子的安全贮藏与呼吸作用 油料种子: 68呼吸呼吸作用的概念和生理意义课件粮食贮藏: 控制进仓种子的含水量，不得超过 安全含水量 注意库房的通风 ，增高CO2含量 ,降低O2含量 充N 贮藏 粮食贮藏:三. 果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏 1. 果实 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，这种现象称为呼吸跃变。跃变型(苹果、梨、香蕉、番茄等)

16、非跃变型（柑橘、柠檬、菠萝等） 两类概念三. 果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏 1. 果实 呼吸呼吸作用的概念和生理意义课件 温度苹果贮藏于22.5时，出现早而显著，10下不十分显著，也出现稍迟，2.5下几乎看不出来。 乙烯 阀值：0.1g/L，促进成熟贮藏、运输中措施：降低温度，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%) 温度 乙烯 阀值：0.1g/L，促进成熟贮藏、运2. 甘薯块根和马铃薯块茎 甘薯块根：主要是控制温度和气体成分。适当提高CO2，有利于安全贮藏。15，引起发芽和病害 9, 受寒害安全贮藏温度: 1014马铃薯: 23适当提高湿度2. 甘薯块根和马铃薯块茎 甘薯块根：主要是控制温度和气体成经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,