有机物的运输与分配

1、第四章 植物的呼吸作用,前面讲的光合作用是植物把外界物质改造为自身物质的过程，是新陈代谢的同化作用方面。 本章讨论的呼吸作(Respiration):是将植物体内的物质不断分解的过程，是新陈代谢的异化作用方面。,一.呼吸作用的概念、特点与意义 呼吸作用:植物体一切生活细胞经过某些代谢途径使有机物氧化分解,释放能量的过程。,第一节 呼吸作用的概念、途径与度量,1、有氧呼吸: 利用O2，将有机物彻底氧化成无机物,释放全部能量的过程。 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+2881.2kJ,2、无氧呼吸（发酵） :缺O2条件下,不彻底氧化分解,释放部分能量。,酒精发酵： C6H12O6 2C2

2、H5OH+2CO2+100.8kJ 乳酸发酵： C6H12O6 2CH3CHOHCOOH+75.6kJ ？, 既不吸收氧气也不释放CO2的呼吸作用是存在的，如产物为乳酸的无氧呼吸。,二.呼吸作用(生物氧化)的特点:,体内氧化 体外氧化,（1）物质氧化方式：加氧、脱氢、失电子 （2）物质氧化时消耗的氧量、得到的产物和能量相同。,1）相同点,2）不同点,体内氧化 体外氧化,（1）反应条件： 温和 剧烈 （2）反应过程： 分步反应 一步反应 能量逐步释放 能量突然释放 （3）产物生成： 间接生成 直接生成 （4）能量形式： 热能、ATP 热能、光能,三.呼吸作用的意义:,1. 呼吸作用提供植物生命活

3、动所需要的大部分能量。慢，逐步释放，ATP等形式储存 2. 呼吸作用为其它化合物合成提供原料。 3. 为脂肪、蛋白质的合成以及硝酸盐的还原提供还原型的NAD+或还原型NADP+。 4 .增强植物的抗性 健壮，中间产物,四.呼吸作用的度量,1.呼吸速率:单位时间单位重量的植物组织（或原生质毫克氮)所放出的CO2的量（QCO2)或吸收的O2气的量（Q O2）。,2.呼吸商（RQ）: 植物组织在一定时间内放出的CO2量与吸收O2气量的体积比或摩尔比。 放出的CO2(体积或摩尔) RQ= 吸收的O2(体积或摩尔),第二节 呼吸代谢途径,一、 糖酵解 Embden Meyerhof Parnas EMP

4、 pathway 获得诺贝尔奖 1、定义：葡萄糖经1，6-二磷酸果糖和3-磷酸甘油酸降解，生成丙酮酸并产生ATP的代谢过程，又叫EMP途径。有氧和无氧条件下都能进行。 定位：细胞质中。起始物：葡萄糖。 产物：丙酮酸,2NADH+H+,2、生化历程,1）总反应方程式： G+2NAD+2ADP+2Pi 2丙酮酸+2（NADH+H+）+2ATP+2H2O 2）只有一次脱氢 3）具有3步不可逆反应，这3步的酶是限速酶，防止糖分解的逆转。 4）对于原核生物，1分子G经糖酵解生成2丙酮酸，共净剩8ATP。,3、总 结,二、三羧酸循环（TCA循环）-有氧氧化的途径,1、定义：在有氧条件下，EMP途径生成的丙

5、酮酸进入线粒体，生成乙酰COA后者被彻底氧化分解的过程。 由于形成的第一个产物为柠檬酸所以又叫柠檬酸循环、三羧酸循环、 （Tricarboxylic acid cycle）TCA循环，Krebs循环。 定位：线粒体基质,2、TCA循环的准备阶段 ：丙酮酸形成乙酰CoA,G,2丙酮酸（细胞质）,（线粒体内）,EMP,丙酮酸脱氢酶系,Mg2+,+H+,丙酮酸,乙酰CoA,柠檬 酸,草酰乙酸,乙酰CoA,CoA,H2O,柠檬酸合成酶,琥珀酰CoA,CO2,三羧酸循环,FAD,ATP,3 生化历程,AMP,烟酰胺核苷酸,R,核黄素 VB2,FMN 和FAD是脱氢酶的辅基。,黄素单核苷酸,黄素腺嘌呤二核

6、苷酸,4、总结： 1）总方程式： 乙酰COA+3NAD+FAD+ADP（GDP）+Pi+2H2O2CO2+COA+3（NADH+H+）+FADH2+ATP（GTP）,（1）需氧 （2）两次脱羧、四次脱氢（三次受体是NAD+，一次是FAD）、一次底物水平磷酸化 （3）共产生12molATP,2）三羧酸循环的反应特点：,三、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway简称PPP）,-磷酸己糖支路hexose monophosphate pathway，简称HMP）,1、定义：G在细胞浆中逐步降解氧化的酶促过程。 定位：细胞质 特点：氧化、脱羧、非氧化重组。 起始物：G-6-P,

7、：6-P葡萄糖脱氢酶；缺乏易得溶血性贫血症,又叫蚕豆病.：6-P葡萄糖酸内酯水解酶（内酯酶） ：6-P葡萄糖酸脱氢酶,2、生化历程：,蚕豆病,1）氧化脱羧阶段,5-P木桐糖,5-P核糖,7-P景天糖,3-P甘油醛,6-P果糖,4-P赤鲜糖,5-P木桐糖,2）非氧化重组阶段,一.生物氧化（biological oxidation）： 在生物体内糖类、脂肪、蛋白质等有机物质彻底氧化分解为CO2、H2O并释放能量的过程, 称为生物氧化。 实质是需氧细胞呼吸作用中的一系列氧化还原反应，又叫细胞氧化或细胞呼吸。,第三节 生物氧化,脂肪,葡萄糖、其它单糖,三羧酸循环,呼吸链,蛋白质,脂肪酸、甘油,多糖,氨

8、基酸,乙酰CoA,H、e-,磷酸化,+Pi,小分子化合物分解成共同的中间产物（如丙酮酸、乙酰CoA等）,共同中间物进入三羧酸循环,氧化脱下的氢由电子传递链传递生成H2O，释放出大量能量，其中一部分通过磷酸化储存在ATP中。,大分子降解成基本结构单位,二、生物氧化的过程,H2O,三、 电子传递链（呼吸链） -Election transport chain (ETC),1、概念：电子传递链又叫呼吸链，是指代谢物上脱下的氢（He） ，经一系列递氢体和递电子体(酶或辅酶)的传递，最终传递给被激活的氧，而生成水的全部体系。,2、定位: 原核生物：细胞膜 真核生物：线粒体内膜上,原核生物细胞,细胞质中脱

9、氢、产生CO2,细胞膜 产H2O 产能,真核细胞,线粒体的结构,呼吸链,3、 呼吸链中的组成以及主要的呼吸链,复合体、复合体 、复合体、复合体、泛醌、 Cyt c,NADH 呼吸链,FADH2呼吸链,四、氧化磷酸化的机理,化学渗透偶联学说 ： 1961年英国Peter Michell,化学偶联假说: 1953 构象偶联假说：1964,Peter Mitchell,Nobel Prize,1978,化学渗透偶联学说的要点 ： 1、呼吸链中递氢体和递电子体间隔交替排列 在线粒体内膜的特定位置上，反应是定向的。,2、线粒体内膜的内侧的质子（基质侧）泵到线粒体内膜的外侧（膜间隙侧）,e e,1/2O2

10、,H+,H+,H+,H+,H+,Pi+ ADP,NAD,H +H+,H+,H+,H+,H+ H+,ATP,11,H+,H+,3、线粒体的内膜是封闭的膜系统，膜上有ATP合成酶，利用质子电化学梯度（Pmf），推动ATP的生成。,第四节 影响呼吸速率的因素 (一)内部因素的影响 种间差异.器官差异 幼嫩器官衰老器官，生殖器官营养器官, 雌蕊雄蕊,1. 水分 干燥种子：随着水分上升，呼吸速率上升。 所以要安全储藏，种子含水量应在16%以下。 安全含水量：种子能安全储藏时的最高含水量.,(二)外因的影响, 叶片或其他器官，由于失水过多处于萎蔫状，呼 吸反而上升。 因为此时细胞质中淀粉转变为糖，增加了呼

11、吸底物。 长期处于萎蔫状态，呼吸速率下降。 气孔关闭，不利于气体交换。,2.温度的影响:正常情况下影响最大的因素。,呼吸作用的温度三基点: 最低温:呼吸作用能够进行的温度下限。 最高温:呼吸作用能够进行的温度上限。 最适温:持续维持高水平呼吸的温度。,3.O2含量的影响,O2 :影响呼吸速率和呼吸类型 对呼吸速率影响:氧饱和点,与温度有关。 对呼吸类型影响: O2 3%,以无氧呼吸为主; 4%8%,两种呼吸共存; 达9%时无氧呼吸停止, 9%的含氧量被称为发酵消失点。 巴斯德效应: 氧气对无氧呼吸的抑制作用。,4. CO2含量的影响,CO2含量达1%, 呼吸受到影响; 达5%,受到明显抑制; 达10%,造成二氧化碳中毒。 5.机械损伤 使呼吸加速进行。 （1）氧化酶直接与底物接触; （2）某些细胞转变成分生组织状态。 6.其它:微量生长素、氮肥可使呼吸加强。,第五节 呼吸作与农业生产,一.呼吸作用与农业栽培 保证呼吸作用正常进行。 二.呼吸与抗病 植株感病后,呼吸增强,可以提高抗病性。 三.呼吸与粮食