第四章---植物的呼吸作用

1、2020/7/7，1，第4章植物的呼吸作用，第1节呼吸作用的概念和生理意义，第2节植物的呼吸代谢途径，第3节电子转移和氧化磷酸化，第4节呼吸过程中的能量储存和利用，第5节影响呼吸作用的因素，第6节呼吸作用和农业生产，本章内容，2020/7/7，3了解植物呼吸代谢的多样性及其生理意义；了解呼吸的电子传递和氧化磷酸化过程；了解呼吸过程中能量的储存和利用；了解呼吸调节在农业生产中的应用。2020/7/7，4，第1节呼吸的概念及其生理意义，1。呼吸的概念(1)在有氧呼吸的过程中，活细胞在氧气的参与下完全氧化和分解一些有机物质，释放二氧化碳并形成水，同时释放能量。总反应：c6h12o6o26co26h2

2、o，2020/7/7，5，(2)厌氧呼吸，其中活细胞将一些有机物质分解为不完全氧化产物，同时释放能量。1。酒精发酵。乳酸发酵C6H12O62CH3CHOHCOOH，2020/7/7，6 7/6，表4-1。有氧呼吸和无氧呼吸之间的比较，例如，当种子发芽时，在种皮破裂之前只进行无氧呼吸；大型贮藏器官和水果也进行无氧呼吸。呼吸提供了植物生命活动所需的大部分能量。需要呼吸来提供能量的生理过程包括：主动吸收离子、细胞分裂和分化、有机物合成、种子萌发等。第二，呼吸的生理意义；第二，呼吸过程为其他化合物的合成提供了原料；第三，它为新陈代谢活动提供减少的能量；在呼吸过程中形成的NADH、NADPH、UQH2能

3、为蛋白质和脂肪的生物合成、硝酸盐的减少等过程提供还原力。4。增强植物对疾病的免疫力呼吸作用氧化和分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒性。当植物受到细菌的伤害或感染时，剧烈的呼吸可以促进伤口愈合，加速木质化或栓剂，并减少细菌的感染。2020/7/7/9，呼吸代谢多样性，代谢途径多样性，电子传递系统多样性，末端氧化酶系统多样性，2020/7/7/10，植物呼吸代谢并不只有一个途径，但是不同的植物、同一植物的不同器官或组织在不同的生长期和不同的环境条件下可以采取不同的途径来氧化降解呼吸底物。唐培松(1965)提出了呼吸代谢多途径的观点。其主要思想是阐明呼吸代谢和其他生理功能之间的控制和受控相互制约的

4、关系。第二部分植物呼吸代谢途径的多样性，2020/7/7/11，高等植物呼吸代谢有许多生化途径，这是植物在长期进化过程中适应多变环境条件的体现。酒精发酵和乳酸发酵在缺氧条件下进行，三羧酸循环和戊糖磷酸途径在好氧条件下进行。电磁脉冲路径，TCA循环，购买力平价路径，2020/7/7，12，1。糖酵解(EMP途径):细胞质基质中的己糖通过一系列酶促反应分解成丙酮酸的过程。(1)糖酵解的化学反应1。己糖2的磷酸化。己糖磷酸的裂解。三磷酸腺苷和丙酮酸的底物水平磷酸化，2020/7，13，2020/7，14。(2)糖酵解1的生理意义。糖酵解是有氧呼吸和无氧呼吸的共同途径。2.糖酵解的一些中间产物和最终产

5、物是合成其他有机物质的重要原料。3.糖酵解为糖异生提供了基本途径。4.糖酵解释放能量满足生物体的需求。，2020/7/15，2。发酵1。酒精发酵ch3co ohcho ch3cho NAdh ch3ch 2oh nad 2，乳酸发酵ch3cooh NADH ch3cho hcooh nad、2020/7/7/16，三羧酸循环(1)线粒体的结构和功能。化学成分和形状化学成分：65%-70%蛋白质，25%-30%脂质和磷脂，0.5%核糖核酸和脱氧核糖核酸形状：球形或短杆状2。结构和功能具有双膜、光滑的外膜和内膜中的多个脊。呼吸器官(2)丙酮酸的氧化脱羧作用(3)三羧酸循环1的化学过程。乙酰辅酶a草

6、酰乙酸柠檬酸辅酶A H2O柠檬酸辅酶A-SH 2在柠檬酸生成阶段，柠檬酸H2O在氧化脱羧阶段，顺乌头酸异柠檬酸草酰琥珀酸-酮戊二酸琥珀酰辅酶a琥珀酸3，草酰乙酸再生阶段琥珀酸富马酸苹果酸草酰乙酸、2020/7/7、19、2020/7/7、20、(4)三羧酸循环1的生理意义。TCA循环是生命活动的主要能量来源。2.TCA循环不仅是糖、脂肪和蛋白质完全氧化分解的常见方式；它还可以通过代谢中间体与其他代谢途径接触和转化。返回，2020年7月7日，21日，4。戊糖磷酸途径(购买力平价)(1)购买力平价1的化学历史。葡萄糖-6-磷酸葡萄糖酸盐-6-核酮糖-5-磷酸2处于氧化阶段，核酮糖-5-磷酸果糖-6

7、-磷酸3-甘油醛处于非氧化阶段、2020/。2.这条路线的中间产物为许多重要化合物提供了合成原料。3.购买力平价途径可能与光合作用有关。4.PPP途径的酶系统与EMP和TCA途径完全不同。因此，当电磁脉冲TCA的酶系统被抑制时，PPP分支可以“替代”正常的有氧呼吸，为生命活动提供能量。2020/7/7，24，质体，丙酮酸，发酵，乙酰辅酶a，底物磷酸化，2020/7/7，25，5。乙醛酸循环，(1)乙醛酸循环的化学历史，(2)乙醛酸循环的特点和生理意义(2)乙醛酸循环的特点和生理意义当种子中贮存的脂肪耗尽，幼苗叶片进行光合作用时，乙醛酸循环停止，乙醛酸循环消失。2020/7/7，26，呼吸代谢途

8、径概述，有机物、糖酵解、戊糖磷酸途径、发酵、三羧酸循环、乙醛酸循环，2020/7/7，27，第3节电子转移和氧化磷酸化，一.呼吸链的定义(一)呼吸链由许多快速和可逆的氧化还原转运体组成。2020/7/7，28，(2)运输商分类1。氢转运体：作为辅酶或脱氢酶的辅助基团转运氢(包括质子和电子)。植物细胞中的主要脱氢酶辅因子是NAD、NADP、FMN和FAD。2.电子转运体：细胞色素系统和铁蛋白，它们只传递电子。细胞色素是一种以铁卟啉为辅助基团的结合蛋白。细胞色素的电子转移机制主要是由铁卟啉辅助基团中的铁离子完成的。2020/7/7，29，呼吸链的组成和位置，(3)呼吸链的组成，琥珀酸，富马酸，20

9、20/7/7，30，呼吸链中每个电子转运体的顺序是固定的，电子只能从底物转移到氧分子：一方面，每个酶系统都有特异性；另一方面，每个电子转运体的氧化还原电位是不同的，电子总是从低电位转移到高电位。底物脱氢反应的电位最低(损失电子的倾向大)，分子氧的顺序最高。因此，底物电子总是流向氧分子。，2020/7/7，31，(4)呼吸链1中电子转移途径的多样性。主电子转移途径，2020/7，32，2。电子转移分支，2020/7，33。第二，氧化磷酸化在生物氧化中，电子通过线粒体电子转移链转移到氧上，伴随着三磷酸腺苷(1)化学渗透假说的氧化磷酸化的活性指数：磷与氧的比例，酯化的无机磷酸分子的数量或每一个氧原子

10、吸收氧化磷酸化所产生的三磷酸腺苷分子的数量。氧化磷酸化产生的三磷酸腺苷的量取决于电子供体的性质。2020/7/7，34，呼吸链的组成和位置，琥珀酸，富马酸，2020/7，35，2020/7，36，(2)氧化磷酸化的抑制1。解耦2，4-二硝基苯酚2。电子转移抑制鱼藤酮。下页，2020/7/7，37，2020/7/7，38，3。末端氧化酶系统的多样性：一种将底物的电子转移到分子氧并形成水或过氧化氢的酶。(1)细胞色素c氧化酶这种酶对氧有很高的亲和力，很容易被氰化物和一氧化碳抑制。4c yta 3(Fe2)O2 4h2o 2h2o 4c yta 3(Fe3)，2020/7/7，39，其特征是P/O1

11、，能量被热能损失，这也称为放热呼吸。抗氰呼吸的生理意义：a、放热增温、促进植物开花授粉、种子萌发；b .增加乙烯产量，促进果实成熟和衰老；c .增强抗应激能力；2，交替氧化酶交替途径(抗氰化物呼吸途径)，下页，2020/7/7，40，天南星科，玉簪属，马蹄莲属，和(4)抗坏血酸氧化酶位于细胞质中，对氧的亲和力低，不受氰化物和一氧化碳的抑制。乙醇酸氧化酶系统乙醇酸氧化酶系统是光呼吸的末端氧化途径，存在于过氧化物酶中，催化乙醇酸氧化成乙醛酸并产生H2O2，H2O 2与甘氨酸的形成有关。与氧的亲和力极低，不受氰化物和一氧化碳的抑制，2020/7/7，43，2020/7/7，44，植物中末端氧化酶的不

12、同性质使植物在一定范围内适应各种外部环境。细胞色素c氧化酶对O2有很强的亲和力，因此在低氧浓度下仍能发挥作用。酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶对氧的亲和力低，因此它们只能在高O2下工作。酚氧化酶是苹果果肉外的主要成分，细胞色素C氧化酶是苹果果肉内的主要成分。2020/7/7，45，第4节，呼吸中的能量储存和利用，1。储能1。能量储存的主要形式：高能键，主要是高能磷酸键，尤其是三磷酸腺苷；2.能量储存过程(1)氧化磷酸化：线粒体内膜，需要氧(2)底物水平磷酸化：细胞质和线粒体基质，无氧，2020/7/7/46，2。用能量完全氧化一个葡萄糖分子能获得多少三磷酸腺苷？3.光合作用与呼吸的关系(1)光合作用与

13、呼吸的比较1。原材料2，产品3，能量转换4，三磷酸腺苷合成5，氢受体6，三磷酸腺苷和腺苷的利用7，发生位置和条件，下页，2020/7/7，47，上页，2020/7/7，48 2。光合作用的碳反应和呼吸的戊糖磷酸途径之间的关系基本上是正和负的。3.光合作用释放的O2可以用于呼吸，呼吸释放的CO2也可以被光合作用吸收。2020/7/7，49，第5节：呼吸的调节和控制(自学)，1。巴斯德效应和糖酵解的调节1。巴斯德效应：氧气可以减少糖的分解代谢和糖酵解产物的积累。2.糖酵解的调节(1)过程(2)调节酶：磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶(3)关键酶：磷酸果糖激酶(4)效应器：负效应器三磷酸腺苷和柠檬酸正效应器

14、二磷酸腺苷和磷酸腺苷，下页，2020/7/7，50，2020/7/7，51，钾，钠，镁2，二羟基丙酮，3-前列腺素，1，3-双酚a，2-前列腺素，磷酸腺苷，磷酸腺苷，磷酸腺苷，磷酸腺苷，磷酸腺苷，磷酸腺苷，柠檬酸，柠檬酸NADH是主要的负效应子。如果NADH水平太高，它将抑制丙酮酸脱氢酶(多酶复合物)、异柠檬酸脱氨酶、苹果酸脱氢酶和苹果酸酶的活性。2.三磷酸腺苷能抑制柠檬酸合成酶和苹果酸脱氢酶。3.腺苷酸能促进酮戊二酸脱氢酶活性，辅酶a能促进苹果酸酶活性。4.当产物(如乙酸CoA、琥珀酰CoA和草酰乙酸)浓度过高时，相关酶的活性也会受到抑制。2020/7/7，53，三羧酸循环的调节位点和效应子

15、，2020/7/7，54，腺苷酸能量电荷的调节=三磷酸腺苷1/2ADP/三磷酸腺苷二磷酸腺苷二磷酸腺苷磷酸腺苷，戊糖磷酸途径的调节，6-磷酸葡萄糖脱氢酶是三磷酸腺苷的关键酶，被NADPH抑制。当NADPH被氧化和利用时，更多的NADP将促进购买力平价。在干旱、伤害、衰老和种子成熟过程中，光合速率明显增加，在总呼吸中的比例也增加。2020/7/7/55，第6节，呼吸指标和影响因素，I .呼吸指标1。呼吸速率：表示单位时间内单位鲜重、干重或原生质释放的二氧化碳或吸收的氧气量。摩尔g-1.h-1的测定方法。mg-1.h-1和l. mg-1.h-1:红外二氧化碳分析仪法；氧电极法；小篮子方法。2020/7/7，56/2，呼吸商：植物组织释放的二氧化碳量与一定时间内吸收的氧气量之比称为呼吸商。RQ=释放的CO2量/吸收的O2量。呼吸商是呼吸底物性质和供氧状态的指标。不同种类的呼吸底物具有不同的呼吸商。1.当葡萄糖用作呼吸底物并被完全氧化时，呼吸商为1ch 6 h12 o 6 o 26 co 26h 20 rq=6/6=1.02；当脂肪或蛋白质用作呼吸底物时，呼吸商小于1，例如棕榈酸作为呼吸底物：c 16h 32 o 23 o 216 co 16h 2 orq=16/23=0.73 C6 H 8O 74.