植物的呼吸課件

第五章植物的呼吸作用第一節(jié)

呼吸作用的概念及其生理意義

呼吸作用(respiration)是氧化有機物并釋放能量的異化作用(disassimilation)。

有氧呼吸(aerobicrespiration)指生活細胞利用分子氧將體內(nèi)的某些有機物質(zhì)徹底氧化分解,形成CO2和H2O,同時釋放能量的過程。

無氧呼吸(anaerobicrespiration)一般指生活細胞在無氧條件下利用有機物分子內(nèi)部的氧,把某些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。

呼吸作用有氧呼吸與物質(zhì)的燃燒的區(qū)別：1.燃燒時,有機物被劇烈氧化散熱,而在呼吸作用中氧化作用則分為許多步驟進行,能量是逐步釋放的,一部分轉(zhuǎn)移到ATP和NADH分子中,成為隨時可利用的貯備能,另一部分則以熱的形式放出。2.燃燒是物理過程，呼吸作用是生理過程，在常溫、常壓下進行。

三、呼吸作用的多條途徑:

呼吸作用無氧呼吸酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵有氧呼吸糖酵解磷酸戊糖途徑三羧酸循環(huán)末端氧化系統(tǒng)細胞色素氧化系統(tǒng)交替氧化系統(tǒng)過氧化物氧化酶系統(tǒng)多酚氧化酶系統(tǒng)抗壞血酸氧化酶系統(tǒng)乙醇酸氧化酶系統(tǒng)乙醛酸氧化酶系統(tǒng)糖酵解第二節(jié)

呼吸代謝的生化途徑

一、糖酵解1.概念：糖酵解(glycolysis)是指在細胞質(zhì)內(nèi)所發(fā)生的、將葡萄糖在無氧狀態(tài)下降解為丙酮酸并釋放能量的過程，研究糖酵解途徑方面有突出貢獻的三位生物化學家:Embden,Meyerhof和Parnas,又把糖酵解途徑稱為Embden-Meyerhof-Parnas途徑,簡稱EMP途徑。

第二節(jié)

呼吸代謝的生化途徑

2.糖酵解的化學歷程糖酵解途徑分三個階段：(1)已糖的磷酸化(2)已糖磷酸的裂解(3)ATP和丙酮酸的生成總反應式為：3.糖酵解的生理意義(1)糖酵解普遍存在于生物體中,是有氧呼吸和無氧呼吸的共同途徑。(2)糖酵解過程中產(chǎn)生的一系列中間產(chǎn)物,在不同外界條件和生理狀態(tài)下,可以通過各種代謝途徑,產(chǎn)生不同的生理反應,在植物體內(nèi)呼吸代謝和有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起著樞紐作用。(3)通過糖酵解,生物體可獲得生命活動所需的部分能量。對于厭氧生物來說,糖酵解是糖分解和獲取能量的主要方式。(4)糖酵解途徑中,除了己糖激酶、果糖磷酸激酶、丙酮酸激酶所催化的反應以外,其余反應均可逆轉(zhuǎn),這就為糖異生作用提供了基本途徑。

三、三羧酸循環(huán)1.概念：三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle)

指丙酮酸在有氧條件下，通過一個包括三羧酸和二羧酸的循環(huán)而逐步氧化分解生成CO2的過程。又稱為檸檬酸環(huán)或Krebs環(huán)，簡稱TCA循環(huán)。3.三羧酸循環(huán)的生理意義（1）TCA循環(huán)是生物體利用糖或其他物質(zhì)氧化獲得能量的主要途徑。（2）從物質(zhì)代謝來看,TCA循環(huán)中有許多重要中間產(chǎn)物與體內(nèi)其他代謝過程密切相連,相互轉(zhuǎn)變?？梢哉f,TCA循環(huán)是糖類、脂肪、蛋白質(zhì)及次生物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的樞紐。

四、戊糖磷酸途徑1.概念

磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathway）：是指在細胞質(zhì)內(nèi)進行的一種將葡萄糖直接氧化降解的酶促反應過程?；蚍Q為已糖磷酸支路(hexosemonophosphatepathway)。簡稱PPP或HMP。也稱為葡萄糖直接氧化途徑。

四、戊糖磷酸途徑2.磷酸戊糖途徑的化學歷程脫氫反應(1)葡萄糖氧化脫羧階段水解反應

脫氫脫羧反應(2)非氧化分子的重組階段磷酸戊糖途徑的總反應式為：第三節(jié)電子傳遞與氧化磷酸化

一、呼吸鏈的概念和組成1.呼吸鏈的概念呼吸鏈(respiratorychain),是指按一定順序排列相互銜接的傳遞氫或電子到分子氧的一系列傳遞體的總軌道第三節(jié)電子傳遞與氧化磷酸化

2.呼吸鏈的組成呼吸鏈中五種酶復合體(1)復合體Ⅰ(NADH:泛醌氧化還原酶)(2)復合體Ⅱ(琥珀酸:泛醌氧化還原酶)(3)復合體Ⅲ(UQH2:細胞色素C氧化還原酶)(4)復合體Ⅳ(Cytc:細胞色素氧化酶)(5)復合體Ⅴ(ATP合成酶)二、氧化磷酸化1.磷酸化的概念生物氧化過程中釋放的自由能,促使ADP形成ATP,稱為磷酸化作用(phosphorylation)。2.磷酸化的類型(1)底物水平磷酸化指底物脫氫(或脫水),其分子內(nèi)部所含能量的重新分布或集中,即可生成某些高能中間代謝物,再通過酶促磷酸基團轉(zhuǎn)移反應直接偶聯(lián)ATP的生成。(2)電子傳遞體系磷酸化(氧化磷酸化)是指電子從NADH或FADH\-2脫下,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。3.氧化磷酸化的機理化學滲透假說(P.Mitchell1961年)要點:(1)呼吸傳遞體不對稱地分布在線粒體內(nèi)膜上。(2)呼吸鏈的復合體中遞氫體有質(zhì)子泵作用,它可以將H+從線粒體內(nèi)膜的內(nèi)側(cè)泵至外側(cè),在內(nèi)膜兩側(cè)建立起質(zhì)子濃度梯度和電位梯度。

(3)由質(zhì)子動力勢梯度推動ADP和Pi合成ATP。三、呼吸鏈電子傳遞的多條途徑1.細胞色素氧化酶2.抗氰途徑（交替氧化酶系）3.乙醇酸氧化酶4.多酚氧化酶5.抗壞血酸氧化酶四、呼吸作用中能量代謝植物呼吸作用是通過酶促反應把貯存在化合物中的化學能釋放出來,一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌⑹?一部分以ATP形式貯存。1mol葡萄糖經(jīng)EMP-TCA-呼吸鏈徹底氧化后共生成36molATP。

1mol葡萄糖呼吸能量利用率為:40%第四節(jié)影響呼吸作用的因素一、呼吸作用的指標1.呼吸速率(respiratoryrate)又稱呼吸強度,指單位時間內(nèi)單位重量的植物材料釋放的CO2的量或吸收O2的量。2.呼吸商(respiratoryquotient，R.Q)又稱呼吸系數(shù),指植物組織在一定時間內(nèi),釋放CO2的量與吸收O2的量的比值。二、內(nèi)部因素對呼吸速率的影響1.不同植物種類、代謝類型、生育特性、生理狀況,呼吸速率有所不同。2.同一植物的不同器官或組織的呼吸速率也有很大的差異。三、外部因素對呼吸作用的影響1.溫度：溫度通過對呼吸酶活性的影響而改變呼吸速率。溫度對呼吸作用的影響有三基點:最低、最適、最高。2.氧氣：氧是植物有氧呼吸的必要條件。無氧呼吸熄滅點指使無氧呼吸停止時的環(huán)境氧氣濃度(10%左右)。3.二氧化碳：二氧化碳是呼吸作用終產(chǎn)物之