植物的呼吸作用

关于植物的呼吸作用第1页，课件共42页，创作于2023年2月§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第2页，课件共42页，创作于2023年2月§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。第3页，课件共42页，创作于2023年2月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，同时释放能量的过程。第4页，课件共42页，创作于2023年2月二.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第5页，课件共42页，创作于2023年2月第6页，课件共42页，创作于2023年2月第7页，课件共42页，创作于2023年2月§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

第8页，课件共42页，创作于2023年2月淀粉、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β–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第9页，课件共42页，创作于2023年2月

第10页，课件共42页，创作于2023年2月（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循环既是糖、脂肪和氨基酸等彻底分解的共同途径，其中间产物又是合成糖、脂肪和氨基酸等的原料。

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入了氧原子，促进了还原性碳原子的氧化。第11页，课件共42页，创作于2023年2月

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。

第12页，课件共42页，创作于2023年2月

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(biologicaloxidation)。

§4-3.电子传递与氧化磷酸化

第13页，课件共42页，创作于2023年2月一、呼吸链的概念和组成所谓呼吸链(respiratorychain)即呼吸电子传递链(electrontransportchain)，是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递总轨道。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+→FAD→CoQ→细胞色素系统→O2。

第14页，课件共42页，创作于2023年2月NADHFMNFe·SCoQCytbFe·SCytc1CytcCytaa3O2Fe·SFADH细胞色素氧化酶P/O=3第15页，课件共42页，创作于2023年2月二、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(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直接偶联ATP的生成。第16页，课件共42页，创作于2023年2月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ADP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。第17页，课件共42页，创作于2023年2月2.氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)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。

第18页，课件共42页，创作于2023年2月末端氧化酶：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、末端氧化酶类第19页，课件共42页，创作于2023年2月末端氧化酶的多样性第20页，课件共42页，创作于2023年2月四、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→光合第21页，课件共42页，创作于2023年2月

第22页，课件共42页，创作于2023年2月光合作用与呼吸作用的区别第23页，课件共42页，创作于2023年2月§4-4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第24页，课件共42页，创作于2023年2月1.呼吸速率(respiratoryrate)

μmol·g-l·h-1，μmol·m-2·s-1，μl·g-l·h-1等2.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第25页，课件共42页，创作于2023年2月呼吸底物不同，RQ不同。①葡萄糖:R.Q=1.0C6H12O6+6O2→6CO2+6H2OR.Q=6/6=1.0②脂肪、蛋白质:RQ＜1，（棕榈酸）C16H32O2+23O2→16CO2+16H2OR.Q=16/23=0.70③有机酸:RQ＞1,（苹果酸）C4H6O5+3O2→4CO2+3H2OR.Q=4/3=1.33二.呼吸商的影响因素第26页，课件共42页，创作于2023年2月不同植物不同三.呼吸速率的影响因素

1.内部因素的影响第27页，课件共42页，创作于2023年2月不同器官或组织不同①生殖器官＞营养器官②生长旺盛、幼嫩器官＞生长缓慢、年老器官③种子内，胚＞胚乳第28页，课件共42页，创作于2023年2月①最适温度:25～35℃

呼吸最适温度＞光合最适温度②最低温度：0℃左右

(冬小麦:0℃~-7℃，松树针叶:-25℃)③最高温度：35～45℃④在0—35℃，温度系数(Q10)为2.0～2.5

2.外界条件的影响

（1）温度第29页，课件共42页，创作于2023年2月预先将豌豆幼苗放在25℃下，培养4天，其相对呼吸速率为10，在放到不同温度下培养3h,测定相对速率的变化第30页，课件共42页，创作于2023年2月氧浓度过低,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＜20％10％～20％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称为无氧呼吸的消失点。氧浓度过高，对植物有毒害第31页，课件共42页，创作于2023年2月（3）CO2CO2浓度增高,呼吸受抑,

＞5％时，明显抑制,土壤积累CO2可达4％～10％，第32页，课件共42页，创作于2023年2月（4）水分干燥种子，呼吸很微弱；吸水后迅速增加，∴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呼吸底物的含量机械损伤第33页，课件共42页，创作于2023年2月§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

第34页，课件共42页，创作于2023年2月一.呼吸作用与作物栽培①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。②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。③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35页，课件共42页，创作于2023年2月二.种子的安全贮藏与呼吸作用油料种子:＜6％～8％淀粉种子:＜10％～12％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9％～10％13％～15％第36页，课件共42页，创作于2023年2月第37页，课件共42页，创作于2023年2月粮食贮藏:

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

第38页，课件共42页，创作于2023年2月三.果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏1.果实

呼吸跃变(respiratoryclimacteric):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)非跃变型（柑橘、柠檬、菠萝等）两类概念