第六讲：植物呼吸作用的化学历程.doc

一、授课计划（第十一讲） 第1页授课章节名称植物的呼吸的化学历程授课时数2教学目的1. 了解呼吸作用的概念和生理意义；2. 理解植物的呼吸代谢的途径。 教学要求1. 了解呼吸作用的概念和生理意义；2. 理解植物的呼吸代谢的途径。 教学重点重点讲授呼吸作用的概念和生理意义和植物的呼吸代谢途径（糖酵解、 三羧酸循环、戊糖磷酸途径）。教学难点植物的呼吸代谢途径教学方法与手段利用课件、动画结合板书介绍植物呼吸作用的概念和生理意义和植物的呼吸代谢途径（糖酵解、 三羧酸循环、戊糖磷酸途径）。作业与思考题1. 糖酵解、三羧酸循环、磷酸已糖途径和氧化磷酸化过程发生在细胞的哪些位置？2. 这些过程相互之间有什么联系？植物呼吸作用有哪些途径？阅读书目或参考资料1. 王忠主编，植物生理学，北京：中国农业出版社，20002. 李合生主编，植物生理学，北京：高等教育出版社，3. 2002武维华主编，植物生理学，北京：科学出版社，2003教学后记二、课时教学内容 第2页教 学 内 容小结植物的呼吸作用的化学历程（respiration of plant）11-1 呼吸作用的概念和生理意义(Concept and significances)一、呼吸作用的概念(Concept of respiration )呼吸作用（respiration）包括有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。1、有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O +能量 G0= -2 870 kJmol-1C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 G0= -2 870 kJmol-1有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式。2. 无氧呼吸 无氧呼吸（anaerobic respiration）C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量 G0= -226 kJmol-1 C6H12O6 2CH3CHOHCOOH + 能量 G0= -197 kJmol-1二、呼吸作用的生理意义(Significances)12-2 植物的呼吸代谢途径（Metabolism pathway of respiration）呼吸作用糖的分解代谢途径有3种：糖酵解、戊糖磷酸途径和三羧酸循环，它们分别在胞质溶胶和线粒体内进行，它们相互联系。一、糖酵解（glycolysis）己糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程，通称为糖酵解（glycolysis）。糖酵解亦称为EMP途径（EMP pathway），以纪念对这方面工作贡献较大的三位德国生物化学家：G. Embden，O. Meyerhof和J.K. Parnas。（一）糖酵解的化学反应（Chemical reaction of glycolysis ）1己糖的磷酸化 这一阶段是淀粉或己糖活化，将果糖活化为果糖-1，6-二磷酸，为裂解成2分子丙糖磷酸做准备。2己糖磷酸的裂解 这个阶段反应包括己糖磷酸裂解为2分子丙糖磷酸，以及丙糖磷酸之间的相互转化,它的己糖磷酸和丙糖磷酸也可能来自质体。3ATP和丙酮酸的生成 这个阶段葡萄糖氧化释放能量，并形成ATP和NADH + H+，最终生成丙酮酸，因此这个阶段也称为氧化产能阶段。由于底物的分子磷酸直接转到ADP而形成ATP，所以一般称之为底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）。根据上列反应，糖酵解的反应可归纳为：葡萄糖 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi2丙酮酸 +2NADH+2H+ +2ATP + 2H2O（二）糖酵解的生理意义二、发酵作用(fermentation)三、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）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，直到形成水和二氧化碳为止，故称这个过程为三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，简写为TCA环），这个循环是英国生物化学家HKrebs首先发现的，所以又名Krebs环（Krebs cycle）。三羧酸循环是在细胞中的线粒体高等植物的糖分解代谢途径是多种的，既走糖酵解-三羧酸循环途径，也可走戊糖磷酸途径。呼吸链除了标准图式外，还有抗氰呼吸等多条的电子传递途径。植物体内的氧化酶也是多种多样的，各有特点。呼吸作用产生的电子和质子沿着电子传递途径传到氧，结合形成水。与此同时也进行氧化磷酸化，形成ATP，即电子传递给氧的过程中，消耗氧和无机磷酸，把能量积存于ATP中。呼吸作用是一个放能的过程，它逐步放出的能量，一部分以热的形式第3页教 学 内 容小结内进行的。线粒体具有三羧酸循环各反应的全部酶。（一）线粒体的结构和功能(Strcture and function of mitochondrial)（二）丙酮酸的氧化脱羧CH3COCOOH + CoA-SH + NAD+ CH3COSCoA + CO2 + NADH + H+（三）三羧酸循环的化学历程（The processes of tricarboxylic acid cycle）三羧酸循环可分为3个阶段：柠檬酸的生成、氧化脱羧和草酰乙酸的再生。各阶段反应的内容如下： 2CH3COCOOH + 8NAD+ + 2FAD + 2ADP + 2Pi + 4H2O 6CO2 + 2ATP + 8NADH + 8H+ + 2FADH2（四）三羧酸循环的生理意义四、戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathway，PPP）在高等植物中，还发现可以不经过无氧呼吸生成丙酮酸而进行有氧呼吸的途径，就是戊糖磷酸途径（pentose phosphate pathway，PPP），又称已糖磷酸途径（hexose monophosphate pathway，HMP）。（一）戊糖磷酸途径的化学历程戊糖磷酸途径总的反应是：6G6P+12NADP+7H2O 5G6P+6CO2+ Pi +12NADPH+12H+（二）戊糖磷酸途径的生理意义（三）戊糖磷酸途径的调控散失于环境中，其余则贮存在某些含有高能键（如特殊的