大学精品课件：植物生理学4.ppt

1、第四章 呼吸作用,第一节 呼吸作用的概念及生理意义 第二节 植物的呼吸代谢途径 第三节 电子传递和氧化磷酸化 第四节 呼吸过程中能量的储存和利用 第五节 呼吸作用的调节和控制 第六节 影响呼吸作用的因素 第七节 呼吸作用与农业生产,主目录,本章目录,退 出,第一节 呼吸作用的概念及意义和场所 一、呼吸作用的概念,生活细胞内的有机物质，在一系列酶的催化下逐步氧化分解释放出能量的过程。 有氧呼吸 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量（2870KJ.mol-1） 无氧呼吸 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量（226KJ.mol-1) C6H12O6 2CH3CHOHCOOH+

2、能量(197KJ.mol-1),二、呼吸作用的生理意义,1.提供植物生命活动所需的能量。 2.提供有机物合成的原料。 3.增强植物对伤、病的抵抗能力。,糖酵解三羧酸循环呼吸链 磷酸戊糖途径 糖酵解酒精或乳酸发酵途径 高等植物的呼吸代谢存在多条途径（图4-1）。 一、糖酵解 葡萄糖在无需氧状态下分解成丙酮酸的一系列反应过程，称为糖酵解（ EMP途径）。 反应在细胞质中进行。,主目录,本章目录,退 出,第二节 植物的呼吸代谢途径,1.糖的活化阶段 2.六碳糖裂解阶段 3.氧化阶段 化学历程(图4-2，P102) C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2CH3COCOOH+2NADH+2H+2A

3、TP （二）糖酵解的生理意义 1.产生生物可利用的能量形式ATP 2.为合成反应提供原料 3.有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径,主目录,本章目录,退 出,（一）化学历程,（一）线粒体的结构和功能（图4-3） （二）化学历程（图4-4） 2CH3COCOOH+8NAD+2FAD+2（GDP+Pi）+6H2O6CO2+8NADH+2FADH2+2GTP （三）三羧酸循环的特点 （1）TCA的脱羧反应是呼吸释放出CO2的来源。 （2）进行一次TCA，分解1分子乙酰CoA。 （3）TCA逐步脱氢而氧化，一次循环，5次脱氢。 （4）TCA正常运转需要氧。,主目录,本章目录,退 出,二、三羧酸循环（TCA）,

4、（四）生理意义 1.生命活动所需能量的主要来源 2.物质代谢的枢纽 三、磷酸戊糖途径 以磷酸戊糖为主要中间产物的已糖生物氧化过 程，简称PPP途径或HMP途径。 反应定位于细胞质。 脱氢酶的辅酶为NADP+。,主目录,本章目录,退 出,1.氧化阶段：释放CO2，不可逆 2.非氧化阶段：可逆 3.总反应（图4-5） 葡萄糖-6-P+12NADP+7H2O6CO2+12（NADPH+H+）+H3PO4 （二）磷酸戊糖途径的生理意义 1.扩大了植物的适应性 2.中间产物在生理活动中十分活跃 3.形成大量NADPH+H+ 4.与植物抗伤、病等有关,主目录,本章目录,退 出,（一）化学历程,呼吸链包括5

5、种蛋白复合体：复合体-，依次为NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、Cytobc1复合物、细胞色素氧化酶、ATP合酶,第三节 电子传递与氧化磷酸化,一、呼吸链,反应定位于线粒体内膜（图4-6）。,二、氧化磷酸化,1.底物水平磷酸化 X P + ADP ATP + X（与氧无关） 2.氧化磷酸化 氧化磷酸化是指在ATP合酶催化下，与电子传递相偶联，将ADP和磷酸合成ATP的过程。 两个电子传递体释放的能量大于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数。,化学渗透学说（图4-7） 氧化磷酸化与光合磷酸化的区别: （1）磷酸化反应定位不同

6、 （2）建立质子电化学梯度的高能电子来源不同 （3）质子定向移动的方向相反,主目录,本章目录,退 出,氧化磷酸化的机理,三、末端氧化酶系统（图4-8）,（一）细胞色素氧化酶 （二）交替氧化酶抗氰呼吸 （三）线粒体外的末端氧化酶 1.酚氧化酶 2.抗坏血酸氧化酶 3.乙醇酸氧化酶体系,1.有氧呼吸能量的转化 EMPTCA呼吸链（ETC） 1摩尔葡萄糖完全氧化，一般认为产生38摩尔ATP或36摩尔ATP。能量利用率40%左右。 2.PPP的能量转化,第四节 呼吸过程中能量的储存和利用,3.光合作用与呼吸作用的比较,二、PPP和TCA的调控 NADPH/NDAP+高抑制PPP,NADH/NAD+高抑

7、制TCA（图4-11）。 三、能荷调节,巴斯德.L,第五节 呼吸作用的调节和控制,一、巴斯德效应和EMP的调节 巴斯德发现氧气抑制酒精发酵,减少糖类的分解和糖酵解产物的积累的现象，即氧可以的效应。 EMP的过程受到柠檬酸、ATP、ADP、Pi的调节。柠檬酸、ATP的抑制； ADP、Pi起促进作用（图4-10）,种子萌发呼吸伤的变化(图4-11a) 生理意义 二、内部因素 1.植物种类、器官、发育年龄 2.原生质、线粒体、ATP/ADP比、呼吸底物 三、外部因素 1.温度（图4-11b） 温度系数 3.水分 2.氧与二氧化碳的浓度（图4-11cd） 4.机械伤害,第六节 影响呼吸作用的因素,放出

8、CO2（摩尔数）,吸收O2（摩尔数）,R.Q,= ,一、呼吸强度和呼吸商,一、呼吸作用的调控与作物栽培 二、呼吸作用与粮油种子的贮藏（图4-12） 三、呼吸作用果蔬的贮藏 1.果实成长、成熟过程中呼吸作用变化规律： “呼吸跃变”（图-13） 2.果蔬的贮藏、运输,主目录,本章目录,退 出,第七节 呼吸作用与农业生产,一、呼吸途径的化学历程 二、呼吸调控与农业生产,本章重点与难点,主目录,本章目录,退 出,1.植物呼吸代谢的多条路线有何生物学意义？ 2.为什么说长时间的无氧呼吸会使陆生植物受伤，甚至死 亡？ 3.TCA循环、PPP、EMP途径各发生在细胞的什么部位?各有何生理意义？ 4.如何协调

9、温度、湿度及气体的关系来做好果蔬的贮藏？ 5.呼吸作用与谷物种子贮藏的关系如何? 6.为什么说油料种子播种时应注意适当浅播？ 名词解释：呼吸商 温度系数 呼吸跃变 呼吸作用,思考题,植物体内主要的呼吸途径,糖酵解途径,线粒体的结构,三羧酸循环的过程,ADP,戊糖磷酸途径的过程,呼吸链的组成和定位,呼吸链的组成和定位,化学渗透学说,呼吸作用的末端氧化酶系统,呼吸作用的末端氧化酶系统,糖酵解的调节,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸,果糖-1，6-磷酸,K+,Na+,Mg2+,二羟丙酮,3-PGA,1，3-BPGA,2-PGA,PEP,Pi,ATP 柠檬酸,3-PGA,6-磷酸葡萄糖酸,Ca2+,负效应,果糖,TCA的调节部位与效应物,种子的呼吸速率变化,果实成熟过程中呼吸速率的变化,