植物生理生化植物的呼吸作用

植物生理生化植物的呼吸作用第1頁/共50頁第四章植物的呼吸作用第一節(jié)植物呼吸作用的代謝途徑第二節(jié)影響植物呼吸作用的因素第2頁/共50頁第一節(jié)植物呼吸作用的代謝途徑一、呼吸作用的概念及其生理意義（一）呼吸作用的概念（二）呼吸作用的生理意義二、糖代謝（一）糖的無氧降解（糖酵解）（二）糖的有氧降解三、電子傳遞與氧化磷酸化（一）電子傳遞鏈的組成（二）氧化磷酸化（三）末端氧化酶系統(tǒng)第3頁/共50頁一、呼吸作用的概念及其生理意義（一）呼吸作用的概念（二）呼吸作用的生理意義第4頁/共50頁（一）呼吸作用的概念有氧呼吸：是指細胞利用O2，將有機物徹底氧化分解，形成CO2和H2O，同時釋放能量的過程。無氧呼吸：是指細胞在無氧條件下，把有機物分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時釋放能量的過程。第5頁/共50頁（二）呼吸作用的生理意義呼吸作用提供植物生命活動所需的大部分能量。呼吸代謝中間產(chǎn)物又是許多重要生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸、脂類、色素等）合成原料的源泉。第6頁/共50頁第7頁/共50頁二、糖代謝（一）糖酵解（二）三羧酸循環(huán)（三）磷酸戊糖途徑第8頁/共50頁第9頁/共50頁（一）糖酵解糖酵解（Glycolysis）：是指在細胞質(zhì)內(nèi)所發(fā)生的，由葡萄糖直接分解為丙酮酸的過程；該途徑又稱Embden—Meyerhof—Parnus途徑，簡稱EMP途徑。特點：反應物是葡萄糖，產(chǎn)物是丙酮酸，沒有徹底氧化；產(chǎn)生的能量少，但其中許多物質(zhì)是細胞代謝的重要中間物；不需要O2。第10頁/共50頁1、丙酮酸的形成第11頁/共50頁2、丙酮酸的去向第12頁/共50頁3、丙酮酸生成乙酰CoA第13頁/共50頁（二）三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle,TCA）：是生物體內(nèi)普遍存在的代謝途徑，循環(huán)中幾個主要中間代謝物含有三個羧基的檸檬酸，又稱為檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)。第14頁/共50頁1、α-酮戍二酸脫氫酶復合體α-酮戍二酸脫氫酶復合體：α-酮戍二酸脫羧酶，二氫硫辛酸轉琥珀?；D移酶，二氫硫辛酸脫氫酶，CoA-SH，F(xiàn)AD，NAD+，硫辛酸，Mg2+

，硫胺素焦磷酸（TPP+）。第15頁/共50頁2、三羧酸循環(huán)的生物學意義三羧酸循環(huán)是機體將糖或其他物質(zhì)氧化而獲得能量的最有效方式。三羧酸循環(huán)既是糖、脂肪、蛋白徹底氧化分解的共同途徑；又可通過代謝中間產(chǎn)物與其他代謝途徑發(fā)生聯(lián)系和相互轉變。第16頁/共50頁（三）磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑（pentosephosphatepathway）：同糖酵解過程一樣，也是在細胞質(zhì)內(nèi)進行的一種葡萄糖直接氧化降解的過程。第17頁/共50頁1、磷酸戊糖途徑的特點磷酸戊糖途徑不經(jīng)糖酵解，葡萄糖直接脫羧，脫氫。磷酸戊糖途徑是非氧化的分子間基因轉移，重排。磷酸戊糖途徑所有的酶都在細胞漿中，所以PPP在細胞漿中進行。第18頁/共50頁2、磷酸戊糖途徑的生理意義中間產(chǎn)物是生物合成的重要原料：如RU5P和R5P是核酸的合成原料；GAP與EMP相溝通；F6P，7-P-景天庚酮糖(SBP)使呼吸與光合作用聯(lián)系。脂肪合成需要NADPH供給：NADPH能被植物線粒體氧化形成ATP。與植物的抗病性相關：4-P-赤蘚糖和GAP可以合成莽草酸，它是多種具抗病作用的多酚物質(zhì)的前體，如木質(zhì)素、花菁苷等。第19頁/共50頁三、電子傳遞與氧化磷酸化（一）電子傳遞鏈的組成（二）氧化磷酸化（三）末端氧化酶系統(tǒng)第20頁/共50頁第21頁/共50頁（一）電子傳遞鏈的組成呼吸電子傳遞鏈(electrontransportchain)：是線粒體內(nèi)膜上由呼吸傳遞體組成的電子傳遞總軌道。電子傳遞體：包括細胞色素系統(tǒng)、黃素蛋白、鐵硫蛋白等。呼吸鏈傳遞電子的順序：NAD+→FAD→CoQ→細胞色素系統(tǒng)→O2。第22頁/共50頁第23頁/共50頁第24頁/共50頁（二）氧化磷酸化氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）：是指在生物氧化中伴隨著ATP生成的作用；一般有兩種，即底物水平磷酸化和氧化磷酸化。第25頁/共50頁1、底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)：指底物脫氫(或脫水），其分子內(nèi)部所含的能量重新分布，即可生成某些高能中間代謝物，再通過酶促磷酸基團轉移反應直接偶聯(lián)ATP的生成。第26頁/共50頁2、氧化磷酸化氧化磷酸化(oxidativephosphorylation)：是指電子從NADH或FADH2經(jīng)電子傳遞鏈傳遞給分子氧生成水，并偶聯(lián)ADP和Pi生成ATP的過程；它是需氧生物合成ATP的主要途徑。第27頁/共50頁第28頁/共50頁（三）末端氧化酶系統(tǒng)末端氧化酶（terminaloxidase）：是指處于生物氧化作用一系列反應的最末端，將底物脫下的氫或電子傳遞給氧，并形成H2O或H2O2的氧化酶類。主要類型：包括細胞色素氧化酶、交替氧化酶、酚氧化酶、抗壞血酸氧化酶、乙醛酸氧化酶、黃素氧化酶等。第29頁/共50頁第30頁/共50頁第31頁/共50頁第32頁/共50頁第七章植物的呼吸作用第一節(jié)植物呼吸作用的代謝途徑第二節(jié)影響植物呼吸作用的因素第33頁/共50頁第34頁/共50頁光合作用與呼吸作用的區(qū)別光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、淀粉、己糖等有機物產(chǎn)物O2、淀粉、己糖、蔗糖等有機物CO2、H2O等能量轉換貯藏能量的過程光能轉化為穩(wěn)定的化學能釋放能量的過程穩(wěn)定的化學能轉化為活躍的化學能發(fā)生部位綠色細胞、葉綠體、細胞質(zhì)生活細胞、線粒體、細胞質(zhì)發(fā)生條件光照下才可發(fā)生光照、暗處都可發(fā)生第35頁/共50頁第二節(jié)影響植物呼吸作用的因素一、呼吸作用度量指標（一）呼吸強度*（二）呼吸商二、影響呼吸強度的主要因素*（一）溫度（二）氧與二氧化碳的濃度（三）水分三、植物呼吸作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（一）呼吸作用與作物栽培（二）呼吸作用與糧食儲藏（三）呼吸作用與果蔬貯藏第36頁/共50頁一、呼吸作用度量指標（一）呼吸強度（二）呼吸商第37頁/共50頁（一）呼吸強度呼吸強度，又稱為呼吸速率（respiratoryrate）：是代表呼吸強弱的定量指標。根據(jù)呼吸作用性質(zhì)，呼吸強度常用單位時間單位植物組織（干重，鮮重）所吸收的O2或放出CO2的數(shù)量表示；有時也可以單位時間內(nèi)植物組織干重或鮮重的損失數(shù)量來表示。μmol·g-l·h-1，μmol·m-2·s-1，μl·g-l·h-1第38頁/共50頁（二）呼吸商呼吸商(respiratoryquotient，RQ)：又稱呼吸系數(shù)，是指植物組織在一定時間內(nèi)，釋放CO2與吸收O2的數(shù)量(體積或物質(zhì)的量)比值。呼吸底物不同，RQ不同：葡萄糖，R.Q=1.0；脂肪、蛋白質(zhì)，RQ＜1；有機酸:RQ＞1。C6H12O6+6O2→6CO2+6H2OR.Q=6/6=1.0C16H32O2+23O2→16CO2+16H2OR.Q=16/23=0.70C4H6O5+3O2→4CO2+3H2OR.Q=4/3=1.33第39頁/共50頁二、影響呼吸強度的主要因素（一）溫度（二）氧與二氧化碳的濃度（三）水分第40頁/共50頁（一）溫度最適溫度:25～35℃；呼吸最適溫度＞光合最適溫度。最低溫度：0℃左右；如冬小麥，0℃~-7℃，松樹針葉，-25℃。最高溫度：35～45℃。第41頁/共50頁（二）氧與二氧化碳的濃度大氣中O2占10％～20％時，有氧呼吸；＜20％時，呼吸開始下降；＜10％時，無氧呼吸出現(xiàn)并逐步增強，有氧呼吸迅速下降。氧飽和點（oxygensaturationpoint）：把無氧呼吸停止進行的最低氧含量(10％左右)稱為無氧呼吸的消失點。第42頁/共50頁長時間的無氧呼吸為什么會使植物受到傷害？無氧呼吸產(chǎn)生酒精，酒精使細胞質(zhì)的蛋白質(zhì)變性，無氧呼吸利用葡萄糖產(chǎn)生的能量很少，植物要維持正常的生理需要就要消耗更多的有機物。沒有丙酮酸氧化過程，缺乏新物質(zhì)合成的原料。第43頁/共50頁（三）水分干燥種子，呼吸很微弱，吸水后迅速增加，所以種子含水量是制約種子呼吸強弱的重要因素。整體植物的呼吸速率，隨著植物組織含水量的增加而升高。第44頁/共50頁三、植物呼吸作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（一）呼吸作用與作物栽培（二）呼吸作用與糧食儲藏（三）呼吸作用與果蔬貯藏第45頁/共50頁（一）呼吸作用與作物栽培播前浸種，通過控制溫度與通氣提高種子的呼吸速率，以便促進種子萌發(fā)。田間中耕松土和低洼地塊開溝排水，均能增加土壤透氣性，有效地抑制無氧呼吸。在人工氣候室栽培作物，降低夜溫以減少呼吸消耗，有利于干物質(zhì)積累。第46頁/共50頁（二）呼吸作用與糧食儲藏控制進倉種子的含水量，不得超過安全含水量：油料種子含水量＜6％～8％，淀粉種子＜10％～12％時，呼吸極微弱，可以安全貯藏。注意庫房的通風，增高CO2含量，降低O2含量，或充N貯藏。第47頁/共50頁（三）呼吸作用與果蔬貯藏呼吸躍變(respiratoryclimacteric)：當果實成熟到一定時期，其呼吸速率突然增高，最后又突然下降的現(xiàn)象。貯藏措施：降低溫度，如香蕉的最適溫度是11~14℃，