第四章呼吸作用1(公開課)

第二篇植物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變ChapterFourRespirationofPlant海邊有片紅樹林！九寨溝紅樹根雞公山池杉的石林狀呼吸根冷藏鮮花氣調(diào)保鮮水果鐵皮石斛氣生根（省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）云南耿馬鐵皮石斛離地栽培（省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供苗）鐵皮楓斗新疆葡萄試管黃瓜花、黃瓜臺灣黃瓜組培瓶透氣膜植物體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)，通過氧化還原而產(chǎn)生CO2，同時釋放能量的過程。H2O呢？新陳代謝：異化作用方面物質(zhì)①物質(zhì)轉(zhuǎn)變

呼吸作用是植物代謝中心能量②代謝(Metaboliccenter

)第五章，有機(jī)物代謝（初生代謝、次生代謝）第六章，有機(jī)物運(yùn)輸（產(chǎn)生地消耗地）植物的呼吸作用：

第一節(jié)呼吸作用的概念及生理意義第二節(jié)呼吸代謝途徑及氧化磷酸化第三節(jié)呼吸作用的指標(biāo)及影響因素第四節(jié)呼吸作用與生產(chǎn)實(shí)踐本章內(nèi)容：類型有氧呼吸定義：（Aerobicrespiration）C6H12O6+6O2酶

6CO2+6H2O△G°′=-2870kJ·mol-1

改寫：C6H12O6+6H2O+6O2★

酶

6CO2+12H2O★

生物氧化：活細(xì)胞；H2O參加；逐步；無需高溫高壓；酶參加；E可被ATP捕捉無氧呼吸定義：（Anaerobicrespiration）無氧呼吸與酒精發(fā)酵:C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2△G°′=-226kJ·mol-1無氧呼吸與乳酸發(fā)酵：C6H12O6酶2CH3CHOHCOOH△G°′=-197kJ·mol-1

第一節(jié)呼吸作用的概念及生理意義一、呼吸作用的概念請舉例說明無氧呼吸和有氧呼吸？長跑腿酸（乳酸）、樹木的心材酸菜壇（乳酸菌）、釀酒加蓋制饅頭不加蓋、制醪渣（甜酒）挖個洞（酵母兼性厭氧）五糧液釀酒地窖腌菜紅薯的科學(xué)窖藏查證：1.紅薯窖密閉差干（霉）爛、透氣性差水爛（細(xì)菌）？2.生產(chǎn)上，可利用5%左右的O2含量長期保鮮蔬菜等，請解釋？二、呼吸作用的生理意義1.為生命活動提供能量;2.中間產(chǎn)物是合成植物體內(nèi)重要有機(jī)物質(zhì)的原料;3.在植物抗病免疫方面有著重要作用

（2001南師大考研題，3分）用呼吸抑制劑抑制植物根細(xì)胞的呼吸作用，則會阻斷（）A、根對水分的吸收；B、根對礦質(zhì)元素的吸收；C、根對水分的運(yùn)輸；D、根對礦質(zhì)元素的運(yùn)輸

（09年安徽）現(xiàn)有等量的A、B兩個品種的小麥種子，將它們分別置于兩個容積相同、密閉的棕色廣口瓶內(nèi)，各加入適量（等量）的水。在25℃條件下，瓶內(nèi)O2含量變化如圖所示。請回答：在t1-t2期間，瓶內(nèi)O2含量的降低主要是由種子的_____引起的。A種子比B種子的呼吸速率______，A、B種子釋放CO2量的變化趨勢是____.

1、測定方法：細(xì)胞勻漿、分級離心技術(shù)

2、場所：線粒體（TCA），是細(xì)胞內(nèi)“發(fā)電工廠”；胞質(zhì)（EMP）；胞質(zhì)及質(zhì)體（PPP）。

3、線粒體（除細(xì)菌和藍(lán)藻尚未肯定外，所有植物細(xì)胞都有）①形態(tài)；②數(shù)目；③結(jié)構(gòu)；④功能作用原理；（5）線粒體是半自主細(xì)胞器？三、呼吸作用的場所

線粒體的結(jié)構(gòu)1.線粒體與人類起源的研究：作為分子鐘；2.線粒體與認(rèn)知老化的最新研究進(jìn)展：

目前，心理學(xué)、生物學(xué)、社會學(xué)等多個學(xué)科都在關(guān)注認(rèn)知老化。文章從生物學(xué)的角度，論述了線粒體和認(rèn)知老化的關(guān)系；介紹了線粒體在數(shù)量、分布及其能量供應(yīng)，Ca2+濃度的維持，引發(fā)神經(jīng)細(xì)胞凋亡，及線粒體基因等幾個方面對認(rèn)知老化產(chǎn)生的影響；描述了老化過程中線粒體功能失常引起的認(rèn)知障礙；從而，為后人對認(rèn)知老化產(chǎn)生機(jī)制的深入研究提供一定的理論依據(jù)。

線粒體（或線粒體基因）Ca2+神經(jīng)細(xì)胞凋亡

要想保住青春，請首先保住線粒體！別忘了補(bǔ)鈣。

第二節(jié)呼吸代謝途徑4一、代謝途徑的多樣性1.EMP糖酵解（glycolysis）2.TCA三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle)3.PPP戊糖磷酸(pentosephosphatepathway)葉綠體2×丙酮酸2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP2×乳酸；乙醇6-磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖

ADPATP2×1,3-二磷酸甘油酸

磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×3-磷酸甘油酸2×ADP2×ATP2×2-磷酸甘油酸2×磷酸烯醇式丙酮酸2×H2O

糖原(Gn)

6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖PiGn-1

ADPATP葡萄糖糖酵解過程小結(jié)

反應(yīng)部位：胞液定義己糖在細(xì)胞質(zhì)中分解成丙酮酸的過程，稱為糖酵解?；瘜W(xué)歷程1.己糖的活化(1～6，3、6為調(diào)節(jié)酶位點(diǎn))2.己糖裂解(7～11)3.丙糖氧化(12～16，13為調(diào)節(jié)酶位點(diǎn))總反應(yīng)式C6H12O6+2NAD++2ADP+2H3PO4→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP糖酵解可分為哪幾個階段？生活小百科：每個人酒量的大小完全由體內(nèi)分泌的乙醇脫氫酶和乙醛脫氫酶的多少來決定。而這兩種酶的多少，是先天形成的。目前沒有任何手段能增加這兩種酶的分泌。從這個角度來說，解酒藥是無法代替身體來“消化”酒精的。乙醛脫氫酶將乙醛氧化為乙酸，繼續(xù)水解，最終產(chǎn)物為水和二氧化碳。

糖酵解過程中ATP的生成

2×葡萄糖→6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸

磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸

-1

1

反應(yīng)ATP

-12×

1

1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP

糖原中的1mol葡萄糖→2mol乳酸+？molATP2molATP3molATP1mol蔗糖，？molATP糖酵解的生理意義：P108~1092.TCA循環(huán)（1）定義：糖酵解進(jìn)行到丙酮酸后，在有氧的條件下，通過一個包括三羧酸和二羧酸的循環(huán)而逐步氧化分解，形成H2O和CO2,故稱為三羧酸循環(huán)。英國化學(xué)家H.Kerbs首先發(fā)現(xiàn)的，又名Kerbs環(huán)（Kerbs

cycle），又稱檸檬酸循環(huán)，1953年被授予若貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。TCA循環(huán)在線粒體中進(jìn)行。三羧酸循環(huán)-----發(fā)現(xiàn)過程如果國泰民安，克雷布斯博士也許一輩子就是一位普通的醫(yī)生。但是第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)了，他受到納粹的迫害，不得不逃往英國。在德國，他是位非常優(yōu)秀的醫(yī)生，但是在英國，由于沒有行醫(yī)許可證，得不到社會的承認(rèn)。他只好打消當(dāng)一名每天給患者看病的醫(yī)生的念頭，轉(zhuǎn)而從事基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的研究……（2）

TCA循環(huán)的化學(xué)歷程：（3）TCA循環(huán)的總反應(yīng)式為：CH3COCOOH+4NAD+＋FAD＋ADP＋Pi＋2H2O→3CO2+4NADH＋4H+＋1FADH2＋1ATP（4）注意：1）呼吸放出的CO2來源于脫羧反應(yīng)CO22）底物中O、H2O中OCO2分子中O3）4次脫H反應(yīng)4）2、5步驟不可逆（5）意義：1）TCA是糖、脂肪、蛋白質(zhì)的共同代謝途徑；2）生命活動的主要能量來源3個階段：1）檸檬酸的生成2）氧化脫羧：異檸檬酸形成、氧化脫羧、a-酮戊二酸脫羧、琥珀酸生成3）草酰乙酸的再生：延胡索酸、蘋果酸、草酰乙酸生成作業(yè)和課外實(shí)驗(yàn)：1.EMP、TCA、PPP途徑發(fā)生在細(xì)胞的哪些部位？這些過程相互之間有何聯(lián)系？2.1mol蔗糖在有氧和無氧條件下生成的ATP數(shù)量各是多少？3.為什么呼吸作用是一個放能的過程，又是一個貯能的過程？4.中耕松土的意義何在？5.課外設(shè)計：植物具有呼吸作用的實(shí)驗(yàn)裝置2~3個。

化學(xué)歷程分2個階段

1.葡萄糖氧化脫羧:

由葡萄糖-6-磷酸直接脫氫脫羧生成核酮糖-5-磷酸的過程。

2.分子重組:經(jīng)一系列糖之間的轉(zhuǎn)化，最終將6個核酮糖-5-磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)?個葡萄糖-6-磷酸總反應(yīng)式可寫成：

6G6P＋12NADP+＋7H2O→6CO2＋12NADPH＋12H+＋5G6P＋Pi3.戊糖磷酸途徑總反應(yīng)式：6G6P＋12NADP+＋7H2O→6CO2＋12NADPH＋12H+＋5G6P＋Pi戊糖磷酸途徑的特點(diǎn)和生理意義

1.直接氧化分解。2.生成的NADPH可作為物質(zhì)合成的還原力。3.中間產(chǎn)物與卡爾文循環(huán)的中間產(chǎn)物相聯(lián)系，并是合成許多重要有機(jī)物的原料。4.在逆境、衰老等條件下，該途徑上升，對適應(yīng)環(huán)境，提高抗性有利。

一、呼吸鏈的概念和組成

1.概念：呼吸鏈(respiratorychain)是線粒體內(nèi)膜上由呼吸傳遞體組成的電子傳遞總軌道。第三節(jié)電子傳遞與氧化磷酸化

2.呼吸鏈的組成：H傳遞體(P115)、e傳遞體(P115)

⑴呼吸傳遞體有五種功能復(fù)合體

①復(fù)合體Ⅰ(NADH脫氫酶)②復(fù)合體Ⅱ(琥珀酸脫氫酶)③復(fù)合體Ⅲ(細(xì)胞色素C還原酶)④復(fù)合體Ⅳ(細(xì)胞色素C氧化酶)⑤復(fù)合體Ⅴ(ATP合成酶)植物線粒體內(nèi)膜上的復(fù)合體及其電子傳遞呼吸鏈中各物質(zhì)在氧化還原作用中的位置2.P/O比值NADH呼吸鏈:三處

琥珀酸氧化呼吸鏈:兩處每消耗一摩爾氧原子所消耗的無機(jī)磷的摩爾數(shù)稱為P/O比值。

5.呼吸鏈的電子傳遞抑制劑

NADH

NADH-Q還原酶

魚藤酮、安密妥、殺粉蝶菌素CoQ

cytb

抗霉素A

cytc1cytc

cytaa3

氰化物、一氧化碳、硫化氫、疊氮化合物O2三、電子傳遞途徑的多樣性（三）末端氧化酶的多樣性

末端氧化E：指能將底物脫下的電子最終傳給O2，使其活化，并形成H2O或H2O2的E類。1、細(xì)胞色素氧化E（線粒體內(nèi)）最主要的末端氧化E，與O2的親和力極高，含鐵和銅，其作用是將Cyta3電子傳給O2，生成H2O。2、交替氧化E（線粒體內(nèi)）含F(xiàn)e2+,其功能是將UQH2的電子經(jīng)FP傳給O2生成H2O。對氰化物不敏感。天南星科植物的佛焰花序海竽佛焰苞包圍的肉穗花序天南星科白鶴草花燭馬蹄蓮南蛇棒玉簪3.酚氧化酶(phenoloxidase)

也稱多酚氧化酶、酚酶酚氧化后變成醌，并進(jìn)一步聚合成棕褐色物質(zhì)。(1)植物的“愈傷反應(yīng)”有關(guān)系(2)

植物的呈色、褐變有關(guān)制茶;烤煙加工;水果加工（荔枝）

殺青：100－300℃，破壞酚酶活性揉捻：使葉卷成條形，并破壞其組織，以利于沖泡浸出茶汁。干燥：可用炒、烘或曬3種方法除去水分制綠茶的3個工序:

殺青揉捻干