大學精品課件：植物生理學4

1、第四章 呼吸作用,第一節(jié) 呼吸作用的概念及生理意義 第二節(jié) 植物的呼吸代謝途徑 第三節(jié) 電子傳遞和氧化磷酸化 第四節(jié) 呼吸過程中能量的儲存和利用 第五節(jié) 呼吸作用的調節(jié)和控制 第六節(jié) 影響呼吸作用的因素 第七節(jié) 呼吸作用與農業(yè)生產,主目錄,本章目錄,退 出,第一節(jié) 呼吸作用的概念及意義和場所一、呼吸作用的概念,生活細胞內的有機物質，在一系列酶的催化下逐步氧化分解釋放出能量的過程。 有氧呼吸 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量（2870KJ.mol-1） 無氧呼吸 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量（226KJ.mol-1) C6H12O6 2CH3CHOHCOOH+能

2、量(197KJ.mol-1,二、呼吸作用的生理意義,1.提供植物生命活動所需的能量。 2.提供有機物合成的原料。 3.增強植物對傷、病的抵抗能力,糖酵解三羧酸循環(huán)呼吸鏈 磷酸戊糖途徑 糖酵解酒精或乳酸發(fā)酵途徑 高等植物的呼吸代謝存在多條途徑（圖4-1）。 一、糖酵解 葡萄糖在無需氧狀態(tài)下分解成丙酮酸的一系列反應過程，稱為糖酵解（ EMP途徑）。 反應在細胞質中進行,主目錄,本章目錄,退 出,第二節(jié) 植物的呼吸代謝途徑,1.糖的活化階段 2.六碳糖裂解階段 3.氧化階段 化學歷程(圖4-2，P102) C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2CH3COCOOH+2NADH+2H+2ATP （

3、二）糖酵解的生理意義 1.產生生物可利用的能量形式ATP 2.為合成反應提供原料 3.有氧呼吸與無氧呼吸的共同途徑,主目錄,本章目錄,退 出,一）化學歷程,一）線粒體的結構和功能（圖4-3） （二）化學歷程（圖4-4） 2CH3COCOOH+8NAD+2FAD+2（GDP+Pi）+6H2O6CO2+8NADH+2FADH2+2GTP （三）三羧酸循環(huán)的特點 （1）TCA的脫羧反應是呼吸釋放出CO2的來源。 （2）進行一次TCA，分解1分子乙酰CoA。 （3）TCA逐步脫氫而氧化，一次循環(huán)，5次脫氫。 （4）TCA正常運轉需要氧,主目錄,本章目錄,退 出,二、三羧酸循環(huán)（TCA,四）生理意義 1

4、.生命活動所需能量的主要來源 2.物質代謝的樞紐 三、磷酸戊糖途徑 以磷酸戊糖為主要中間產物的已糖生物氧化過 程，簡稱PPP途徑或HMP途徑。 反應定位于細胞質。 脫氫酶的輔酶為NADP,主目錄,本章目錄,退 出,1.氧化階段：釋放CO2，不可逆 2.非氧化階段：可逆 3.總反應（圖4-5） 葡萄糖-6-P+12NADP+7H2O6CO2+12（NADPH+H+）+H3PO4 （二）磷酸戊糖途徑的生理意義 1.擴大了植物的適應性 2.中間產物在生理活動中十分活躍 3.形成大量NADPH+H+ 4.與植物抗傷、病等有關,主目錄,本章目錄,退 出,一）化學歷程,呼吸鏈包括5種蛋白復合體：復合體-，

5、依次為NADH脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、Cytobc1復合物、細胞色素氧化酶、ATP合酶,第三節(jié) 電子傳遞與氧化磷酸化,一、呼吸鏈,反應定位于線粒體內膜（圖4-6,二、氧化磷酸化,1.底物水平磷酸化 X P + ADP ATP + X（與氧無關） 2.氧化磷酸化 氧化磷酸化是指在ATP合酶催化下，與電子傳遞相偶聯(lián)，將ADP和磷酸合成ATP的過程。 兩個電子傳遞體釋放的能量大于35.5kJ/mol，可以合成1molATP. 磷氧比（P/O）: 每消耗1mol氧由ADP合成ATP的mol數,化學滲透學說（圖4-7） 氧化磷酸化與光合磷酸化的區(qū)別: （1）磷酸化反應定位不同 （2）建立質子電化學梯度的高

6、能電子來源不同 （3）質子定向移動的方向相反,主目錄,本章目錄,退 出,氧化磷酸化的機理,三、末端氧化酶系統(tǒng)（圖4-8,一）細胞色素氧化酶 （二）交替氧化酶抗氰呼吸 （三）線粒體外的末端氧化酶 1.酚氧化酶 2.抗壞血酸氧化酶 3.乙醇酸氧化酶體系,1.有氧呼吸能量的轉化 EMPTCA呼吸鏈（ETC） 1摩爾葡萄糖完全氧化，一般認為產生38摩爾ATP或36摩爾ATP。能量利用率40%左右。 2.PPP的能量轉化,第四節(jié) 呼吸過程中能量的儲存和利用,3.光合作用與呼吸作用的比較,二、PPP和TCA的調控 NADPH/NDAP+高抑制PPP,NADH/NAD+高抑制TCA（圖4-11）。 三、能荷

7、調節(jié),巴斯德.L,第五節(jié) 呼吸作用的調節(jié)和控制,一、巴斯德效應和EMP的調節(jié) 巴斯德發(fā)現氧氣抑制酒精發(fā)酵,減少糖類的分解和糖酵解產物的積累的現象，即氧可以的效應。 EMP的過程受到檸檬酸、ATP、ADP、Pi的調節(jié)。檸檬酸、ATP的抑制； ADP、Pi起促進作用（圖4-10,種子萌發(fā)呼吸傷的變化(圖4-11a) 生理意義 二、內部因素 1.植物種類、器官、發(fā)育年齡 2.原生質、線粒體、ATP/ADP比、呼吸底物 三、外部因素 1.溫度（圖4-11b） 溫度系數 3.水分 2.氧與二氧化碳的濃度（圖4-11cd） 4.機械傷害,第六節(jié) 影響呼吸作用的因素,放出CO2（摩爾數,吸收O2（摩爾數,R

8、.Q,一、呼吸強度和呼吸商,一、呼吸作用的調控與作物栽培 二、呼吸作用與糧油種子的貯藏（圖4-12） 三、呼吸作用果蔬的貯藏 1.果實成長、成熟過程中呼吸作用變化規(guī)律： “呼吸躍變”（圖-13） 2.果蔬的貯藏、運輸,主目錄,本章目錄,退 出,第七節(jié) 呼吸作用與農業(yè)生產,一、呼吸途徑的化學歷程 二、呼吸調控與農業(yè)生產,本章重點與難點,主目錄,本章目錄,退 出,1.植物呼吸代謝的多條路線有何生物學意義？ 2.為什么說長時間的無氧呼吸會使陸生植物受傷，甚至死 亡？ 3.TCA循環(huán)、PPP、EMP途徑各發(fā)生在細胞的什么部位?各有何生理意義？ 4.如何協(xié)調溫度、濕度及氣體的關系來做好果蔬的貯藏？ 5.呼吸作用與谷物種子貯藏的關系如何? 6.為什么說油料種子播種時應注意適當淺播？ 名詞解釋：呼吸商 溫度系數 呼吸躍變 呼吸作用,思考題,植物體內主要的呼吸途徑,糖酵解途徑,線粒體的結構,三羧酸循環(huán)的過程,ADP,戊糖磷酸途徑的過程,呼吸鏈的組成和定位,呼吸鏈的組成和定位,化學滲透學說,呼吸作用的末端氧化酶系統(tǒng),呼吸作用的末端氧化酶系統(tǒng),糖酵解的調節(jié),葡萄糖,葡萄糖-6