2022年医学专题-植物生理生化-第七章-植物的呼吸作用

植物(zhíwù)生理生化

PlantPhysiologyandChemistry潘瑞炽主编(zhǔbiān)（第七版）甘肃农业大学园林专业第一页，共五十页。第四章植物(zhíwù)的呼吸作用第一节植物呼吸作用的代谢途径(tújìng)第二节影响植物呼吸作用的因素第二页，共五十页。第一节植物呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)的代谢途径一、呼吸作用的概念及其生理意义（一）呼吸作用的概念（二）呼吸作用的生理意义二、糖代谢（一）糖的无氧降解（糖酵解）（二）糖的有氧降解三、电子传递与氧化磷酸化（一）电子传递链的组成（二）氧化磷酸化（三）末端(mòduān)氧化酶系统第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三页，共五十页。一、呼吸作用的概念及其生理(shēnglǐ)意义（一）呼吸作用的概念（二）呼吸作用的生理(shēnglǐ)意义第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第四页，共五十页。（一）呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)的概念有氧呼吸：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。无氧呼吸：是指细胞在无氧条件下，把有机物分解成为(chéngwéi)不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第五页，共五十页。（二）呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)的生理意义呼吸作用提供植物生命(shēngmìng)活动所需的大部分能量。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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第六页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第七页，共五十页。二、糖代谢(dàixiè)（一）糖酵解（二）三羧酸(suōsuān)循环（三）磷酸戊糖途径第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第八页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第九页，共五十页。（一）糖酵解糖酵解（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—Meyerhof—Parnus途径，简称EMP途径。特点(tèdiǎn)：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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十页，共五十页。1、丙酮酸的形成(xíngchéng)第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十一页，共五十页。2、丙酮酸的去向(qùxiàng)第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十二页，共五十页。3、丙酮酸生成(shēnɡchénɡ)乙酰CoA第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十三页，共五十页。（二）三羧酸(suōsuān)循环三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle,TCA）：是生物体内普遍存在的代谢(dàixiè)途径，循环中几个主要中间代谢(dàixiè)物含有三个羧基的柠檬酸，又称为柠檬酸循环或Krebs循环。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十四页，共五十页。1、α-酮戍二酸脱氢酶复合体α-酮戍二酸脱氢酶复合体：α-酮戍二酸脱羧酶，二氢硫辛酸转琥珀(hǔpò)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+）。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十五页，共五十页。2、三羧酸(suōsuān)循环的生物学意义三羧酸循环是机体将糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。三羧酸循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径(tújìng)；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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十六页，共五十页。（三）磷酸(línsuān)戊糖途径磷酸戊糖途径（pentosephosphatepathway）：同糖酵解过程一样(yīyàng)，也是在细胞质内进行的一种葡萄糖直接氧化降解的过程。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十七页，共五十页。1、磷酸戊糖途径(tújìng)的特点磷酸戊糖途径不经糖酵解，葡萄糖直接脱羧，脱氢。磷酸戊糖途径是非氧化(yǎnghuà)的分子间基因转移，重排。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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十八页，共五十页。2、磷酸戊糖途径的生理(shēnglǐ)意义中间产物是生物合成的重要原料：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。脂肪(zhīfáng)合成需要NADPH供给：NADPH能被植物线粒体氧化形成ATP。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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第十九页，共五十页。三、电子传递与氧化(yǎnghuà)磷酸化（一）电子传递链的组成（二）氧化(yǎnghuà)磷酸化（三）末端氧化酶系统第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十一页，共五十页。（一）电子传递链的组成(zǔchénɡ)呼吸电子传递链(electrontransportchain)：是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递总轨道。电子传递体：包括细胞色素系统(xìtǒng)、黄素蛋白、铁硫蛋白等。呼吸链传递电子的顺序：NAD+→FAD→CoQ→细胞色素系统→O2。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十二页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十三页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十四页，共五十页。（二）氧化(yǎnghuà)磷酸化氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）：是指在生物氧化中伴随着ATP生成(shēnɡchénɡ)的作用；一般有两种，即底物水平磷酸化和氧化磷酸化。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十五页，共五十页。1、底物(dǐwù)水平磷酸化底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)：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(fǎnyìng)直接偶联ATP的生成。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十六页，共五十页。2、氧化(yǎnghuà)磷酸化氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)：是指电子(diànzǐ)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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十七页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第二十八页，共五十页。（三）末端(mòduān)氧化酶系统末端氧化酶（terminaloxidase）：是指处于生物氧化作用一系列反应的最末端，将底物(dǐwù)脱下的氢或电子传递给氧，并形成H2O或H2O2的氧化酶类。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(zhíwù)的呼吸作用第二十九页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三十页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三十一页，共五十页。第三十二页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第一节植物呼吸作用的代谢途径(tújìng)第二节影响植物呼吸作用的因素第三十三页，共五十页。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三十四页，共五十页。光合作用与呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)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转化为稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能转化为活跃的化学能发生部位绿色细胞、叶绿体、细胞质生活细胞、线粒体、细胞质发生条件光照下才可发生光照、暗处都可发生第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三十五页，共五十页。第二节影响植物呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)的因素一、呼吸作用度量指标（一）呼吸强度*（二）呼吸商二、影响呼吸强度的主要因素*（一）温度（二）氧与二氧化碳的浓度（三）水分三、植物呼吸作用与农业生产(shēngchǎn)（一）呼吸作用与作物栽培（二）呼吸作用与粮食储藏（三）呼吸作用与果蔬贮藏第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三十六页，共五十页。一、呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)度量指标（一）呼吸(hūxī)强度（二）呼吸商第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三十七页，共五十页。（一）呼吸(hūxī)强度呼吸强度，又称为呼吸速率（respiratoryrate）：是代表呼吸强弱的定量指标。根据呼吸作用性质，呼吸强度常用(chánɡyònɡ)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；有时也可以单位时间内植物组织干重或鲜重的损失数量来表示。μmol·g-l·h-1，μmol·m-2·s-1，μl·g-l·h-1第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三十八页，共五十页。（二）呼吸(hūxī)商呼吸商(respiratoryquotient，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(tǐjī)或物质的量)比值。呼吸底物不同，RQ不同：葡萄糖，R.Q=1.0；脂肪、蛋白质，RQ＜1；有机酸:RQ＞1。C6H12O6+6O2→6CO2+6H2OR.Q=6/6=1.0C16H32O2+23O2→16CO2+16H2OR.Q=16/23=0.70C4H6O5+3O2→4CO2+3H2OR.Q=4/3=1.33第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第三十九页，共五十页。二、影响呼吸(hūxī)强度的主要因素（一）温度（二）氧与二氧化碳的浓度(nóngdù)（三）水分第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第四十页，共五十页。（一）温度(wēndù)最适温度:25～35℃；呼吸(hūxī)最适温度＞光合最适温度。最低温度：0℃左右；如冬小麦，0℃~-7℃，松树针叶，-25℃。最高温度：35～45℃。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第四十一页，共五十页。（二）氧与二氧化碳(èryǎnghuàtàn)的浓度大气中O2占10％～20％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(zēngqiáng)，有氧呼吸迅速下降。氧饱和点（oxygensaturationpoint）：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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第四十二页，共五十页。长时间的无氧呼吸(hūxī)为什么会使植物受到伤害？无氧呼吸(hūxī)产生酒精，酒精使细胞质的蛋白质变性，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。没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合成的原料。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第四十三页，共五十页。（三）水分(shuǐfèn)干燥种子，呼吸很微弱，吸水后迅速(xùnsù)增加，所以种子含水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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第四十四页，共五十页。三、植物呼吸作用与农业(nóngyè)生产（一）呼吸作用与作物栽培（二）呼吸作用与粮食储藏(chǔcáng)（三）呼吸作用与果蔬贮藏第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第四十五页，共五十页。（一）呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)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速率，以便促进种子萌发。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(yìzhì)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。第七章植物(zhíwù)的呼吸作用第四十六页，共五十页。（二）呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)与粮食储藏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(kěyǐ)安全贮藏。注意库房的通风，增高CO2含量，降低O2含量，或充N贮藏。第七章植物(