第四章呼吸作用1(公开课)

第二篇植物体内物质和能量的转变ChapterFourRespirationofPlant海边有片红树林！九寨沟红树根鸡公山池杉的石林状呼吸根冷藏鲜花气调保鲜水果铁皮石斛气生根（省高校重点实验室）云南耿马铁皮石斛离地栽培（省高校重点实验室供苗）铁皮枫斗新疆葡萄试管黄瓜花、黄瓜台湾黄瓜组培瓶透气膜植物体内的有机物质，通过氧化还原而产生CO2，同时释放能量的过程。H2O呢？新陈代谢：异化作用方面物质①物质转变

呼吸作用是植物代谢中心能量②代谢(Metaboliccenter

)第五章，有机物代谢（初生代谢、次生代谢）第六章，有机物运输（产生地消耗地）植物的呼吸作用：

第一节呼吸作用的概念及生理意义第二节呼吸代谢途径及氧化磷酸化第三节呼吸作用的指标及影响因素第四节呼吸作用与生产实践本章内容：类型有氧呼吸定义：（Aerobicrespiration）C6H12O6+6O2酶

6CO2+6H2O△G°′=-2870kJ·mol-1

改写：C6H12O6+6H2O+6O2★

酶

6CO2+12H2O★

生物氧化：活细胞；H2O参加；逐步；无需高温高压；酶参加；E可被ATP捕捉无氧呼吸定义：（Anaerobicrespiration）无氧呼吸与酒精发酵:C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2△G°′=-226kJ·mol-1无氧呼吸与乳酸发酵：C6H12O6酶2CH3CHOHCOOH△G°′=-197kJ·mol-1

第一节呼吸作用的概念及生理意义一、呼吸作用的概念请举例说明无氧呼吸和有氧呼吸？长跑腿酸（乳酸）、树木的心材酸菜坛（乳酸菌）、酿酒加盖制馒头不加盖、制醪渣（甜酒）挖个洞（酵母兼性厌氧）五粮液酿酒地窖腌菜红薯的科学窖藏查证：1.红薯窖密闭差干（霉）烂、透气性差水烂（细菌）？2.生产上，可利用5%左右的O2含量长期保鲜蔬菜等，请解释？二、呼吸作用的生理意义1.为生命活动提供能量;2.中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料;3.在植物抗病免疫方面有着重要作用

（2001南师大考研题，3分）用呼吸抑制剂抑制植物根细胞的呼吸作用，则会阻断（）A、根对水分的吸收；B、根对矿质元素的吸收；C、根对水分的运输；D、根对矿质元素的运输

（09年安徽）现有等量的A、B两个品种的小麦种子，将它们分别置于两个容积相同、密闭的棕色广口瓶内，各加入适量（等量）的水。在25℃条件下，瓶内O2含量变化如图所示。请回答：在t1-t2期间，瓶内O2含量的降低主要是由种子的_____引起的。A种子比B种子的呼吸速率______，A、B种子释放CO2量的变化趋势是____.

1、测定方法：细胞匀浆、分级离心技术

2、场所：线粒体（TCA），是细胞内“发电工厂”；胞质（EMP）；胞质及质体（PPP）。

3、线粒体（除细菌和蓝藻尚未肯定外，所有植物细胞都有）①形态；②数目；③结构；④功能作用原理；（5）线粒体是半自主细胞器？三、呼吸作用的场所

线粒体的结构1.线粒体与人类起源的研究：作为分子钟；2.线粒体与认知老化的最新研究进展：

目前，心理学、生物学、社会学等多个学科都在关注认知老化。文章从生物学的角度，论述了线粒体和认知老化的关系；介绍了线粒体在数量、分布及其能量供应，Ca2+浓度的维持，引发神经细胞凋亡，及线粒体基因等几个方面对认知老化产生的影响；描述了老化过程中线粒体功能失常引起的认知障碍；从而，为后人对认知老化产生机制的深入研究提供一定的理论依据。

线粒体（或线粒体基因）Ca2+神经细胞凋亡

要想保住青春，请首先保住线粒体！别忘了补钙。

第二节呼吸代谢途径4一、代谢途径的多样性1.EMP糖酵解（glycolysis）2.TCA三羧酸循环(tricarboxylicacidcycle)3.PPP戊糖磷酸(pentosephosphatepathway)叶绿体2×丙酮酸2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP2×乳酸；乙醇6-磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖

ADPATP2×1,3-二磷酸甘油酸

磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×3-磷酸甘油酸2×ADP2×ATP2×2-磷酸甘油酸2×磷酸烯醇式丙酮酸2×H2O

糖原(Gn)

6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖PiGn-1

ADPATP葡萄糖糖酵解过程小结

反应部位：胞液定义己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程，称为糖酵解。化学历程1.己糖的活化(1～6，3、6为调节酶位点)2.己糖裂解(7～11)3.丙糖氧化(12～16，13为调节酶位点)总反应式C6H12O6+2NAD++2ADP+2H3PO4→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP糖酵解可分为哪几个阶段？生活小百科：每个人酒量的大小完全由体内分泌的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的多少来决定。而这两种酶的多少，是先天形成的。目前没有任何手段能增加这两种酶的分泌。从这个角度来说，解酒药是无法代替身体来“消化”酒精的。乙醛脱氢酶将乙醛氧化为乙酸，继续水解，最终产物为水和二氧化碳。

糖酵解过程中ATP的生成

2×葡萄糖→6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸

磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸

-1

1

反应ATP

-12×

1

1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP

糖原中的1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP2molATP3molATP1mol蔗糖，？molATP糖酵解的生理意义：P108~1092.TCA循环（1）定义：糖酵解进行到丙酮酸后，在有氧的条件下，通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解，形成H2O和CO2,故称为三羧酸循环。英国化学家H.Kerbs首先发现的，又名Kerbs环（Kerbs

cycle），又称柠檬酸循环，1953年被授予若贝尔生理医学奖。TCA循环在线粒体中进行。三羧酸循环-----发现过程如果国泰民安，克雷布斯博士也许一辈子就是一位普通的医生。但是第二次世界大战爆发了，他受到纳粹的迫害，不得不逃往英国。在德国，他是位非常优秀的医生，但是在英国，由于没有行医许可证，得不到社会的承认。他只好打消当一名每天给患者看病的医生的念头，转而从事基础医学的研究……（2）

TCA循环的化学历程：（3）TCA循环的总反应式为：CH3COCOOH+4NAD+＋FAD＋ADP＋Pi＋2H2O→3CO2+4NADH＋4H+＋1FADH2＋1ATP（4）注意：1）呼吸放出的CO2来源于脱羧反应CO22）底物中O、H2O中OCO2分子中O3）4次脱H反应4）2、5步骤不可逆（5）意义：1）TCA是糖、脂肪、蛋白质的共同代谢途径；2）生命活动的主要能量来源3个阶段：1）柠檬酸的生成2）氧化脱羧：异柠檬酸形成、氧化脱羧、a-酮戊二酸脱羧、琥珀酸生成3）草酰乙酸的再生：延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸生成作业和课外实验：1.EMP、TCA、PPP途径发生在细胞的哪些部位？这些过程相互之间有何联系？2.1mol蔗糖在有氧和无氧条件下生成的ATP数量各是多少？3.为什么呼吸作用是一个放能的过程，又是一个贮能的过程？4.中耕松土的意义何在？5.课外设计：植物具有呼吸作用的实验装置2~3个。

化学历程分2个阶段

1.葡萄糖氧化脱羧:

由葡萄糖-6-磷酸直接脱氢脱羧生成核酮糖-5-磷酸的过程。

2.分子重组:经一系列糖之间的转化，最终将6个核酮糖-5-磷酸转变为5个葡萄糖-6-磷酸总反应式可写成：

6G6P＋12NADP+＋7H2O→6CO2＋12NADPH＋12H+＋5G6P＋Pi3.戊糖磷酸途径总反应式：6G6P＋12NADP+＋7H2O→6CO2＋12NADPH＋12H+＋5G6P＋Pi戊糖磷酸途径的特点和生理意义

1.直接氧化分解。2.生成的NADPH可作为物质合成的还原力。3.中间产物与卡尔文循环的中间产物相联系，并是合成许多重要有机物的原料。4.在逆境、衰老等条件下，该途径上升，对适应环境，提高抗性有利。

一、呼吸链的概念和组成

1.概念：呼吸链(respiratorychain)是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递总轨道。第三节电子传递与氧化磷酸化

2.呼吸链的组成：H传递体(P115)、e传递体(P115)

⑴呼吸传递体有五种功能复合体

①复合体Ⅰ(NADH脱氢酶)②复合体Ⅱ(琥珀酸脱氢酶)③复合体Ⅲ(细胞色素C还原酶)④复合体Ⅳ(细胞色素C氧化酶)⑤复合体Ⅴ(ATP合成酶)植物线粒体内膜上的复合体及其电子传递呼吸链中各物质在氧化还原作用中的位置2.P/O比值NADH呼吸链:三处

琥珀酸氧化呼吸链:两处每消耗一摩尔氧原子所消耗的无机磷的摩尔数称为P/O比值。

5.呼吸链的电子传递抑制剂

NADH

NADH-Q还原酶

鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素CoQ

cytb

抗霉素A

cytc1cytc

cytaa3

氰化物、一氧化碳、硫化氢、叠氮化合物O2三、电子传递途径的多样性（三）末端氧化酶的多样性

末端氧化E：指能将底物脱下的电子最终传给O2，使其活化，并形成H2O或H2O2的E类。1、细胞色素氧化E（线粒体内）最主要的末端氧化E，与O2的亲和力极高，含铁和铜，其作用是将Cyta3电子传给O2，生成H2O。2、交替氧化E（线粒体内）含Fe2+,其功能是将UQH2的电子经FP传给O2生成H2O。对氰化物不敏感。天南星科植物的佛焰花序海竽佛焰苞包围的肉穗花序天南星科白鹤草花烛马蹄莲南蛇棒玉簪3.酚氧化酶(phenoloxidase)

也称多酚氧化酶、酚酶酚氧化后变成醌，并进一步聚合成棕褐色物质。(1)植物的“愈伤反应”有关系(2)

植物的呈色、褐变有关制茶;烤烟加工;水果加工（荔枝）

杀青：100－300℃，破坏酚酶活性揉捻：使叶卷成条形，并破坏其组织，以利于冲泡浸出茶汁。干燥：可用炒、烘或晒3种方法除去水分制绿茶的3个工序:

杀青揉捻干