植物生理生化-第七章-植物的呼吸作用.ppt

植物生理生化植物生理生化 Plant Physiology and ChemistryPlant Physiology and Chemistry 潘瑞炽主编（第七版）潘瑞炽主编（第七版）甘肃农业大学园林专业甘肃农业大学园林专业 第四章 植物的呼吸作用 第一节 植物呼吸作用的代谢途径 第二节 影响植物呼吸作用的因素 第一节 植物呼吸作用的代谢途径 一、呼吸作用的概念及其生理意义 （一）呼吸作用的概念 （二）呼吸作用的生理意义 二、糖代谢 （一）糖的无氧降解（糖酵解）（二）糖的有氧降解 三、电子传递与氧化磷酸化 （一）电子传递链的组成 （二）氧化磷酸化 （三）末端氧化酶系统 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 一、呼吸作用的概念及其生理意义 （一）呼吸作用的概念 （二）呼吸作用的生理意义 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （一）呼吸作用的概念 有氧呼吸：是指细胞利用O2，将有机物彻底氧化分解，形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。无氧呼吸：是指细胞在无氧条件下，把有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （二）呼吸作用的生理意义 呼吸作用提供植物生命活动所需的大部分能量。呼吸代谢中间产物又是许多重要生物大分子（蛋白质、核酸、脂类、色素等）合成原料的源泉。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 二、糖代谢 （一）糖酵解 （二）三羧酸循环 （三）磷酸戊糖途径 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （一）糖酵解 糖酵解（Glycolysis）：是指在细胞质内所发生的，由葡萄糖直接分解为丙酮酸的过程；该途径又称EmbdenMeyerhofParnus途径，简称EMP途径。特点：反应物是葡萄糖，产物是丙酮酸，没有彻底氧化；产生的能量少，但其中许多物质是细胞代谢的重要中间物；不需要O2。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 1、丙酮酸的形成 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 2、丙酮酸的去向 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 3、丙酮酸生成乙酰CoA 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （二）三羧酸循环 三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle,TCA）：是生物体内普遍存在的代谢途径，循环中几个主要中间代谢物含有三个羧基的柠檬酸，又称为柠檬酸循环或Krebs循环。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 1、-酮戍二酸脱氢酶复合体 -酮戍二酸脱氢酶复合体：-酮戍二酸脱羧酶，二氢硫辛酸转琥珀酰基转移酶，二氢硫辛酸脱氢酶，CoA-SH，FAD，NAD+，硫辛酸，Mg2+，硫胺素焦磷酸（TPP+）。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 2、三羧酸循环的生物学意义 三羧酸循环是机体将糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。三羧酸循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相互转变。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （三）磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）：同糖酵解过程一样，也是在细胞质内进行的一种葡萄糖直接氧化降解的过程。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 1、磷酸戊糖途径的特点 磷酸戊糖途径不经糖酵解，葡萄糖直接脱羧，脱氢。磷酸戊糖途径是非氧化的分子间基因转移，重排。磷酸戊糖途径所有的酶都在细胞浆中，所以PPP在细胞浆中进行。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 2、磷酸戊糖途径的生理意义 中间产物是生物合成的重要原料：如RU5P和R5P是核酸的合成原料；GAP与EMP相沟通；F6P，7-P-景天庚酮糖(SBP)使呼吸与光合作用联系。脂肪合成需要NADPH供给：NADPH能被植物线粒体氧化形成ATP。与植物的抗病性相关：4-P-赤藓糖和GAP可以合成莽草酸，它是多种具抗病作用的多酚物质的前体，如木质素、花菁苷等。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 三、电子传递与氧化磷酸化 （一）电子传递链的组成 （二）氧化磷酸化 （三）末端氧化酶系统 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （一）电子传递链的组成 呼吸电子传递链(electron transport chain)：是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递总轨道。电子传递体：包括细胞色素系统、黄素蛋白、铁硫蛋白等。呼吸链传递电子的顺序：NAD+FADCoQ细胞色素系统O2。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （二）氧化磷酸化 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）：是指在生物氧化中伴随着ATP生成的作用；一般有两种，即底物水平磷酸化和氧化磷酸化。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 1、底物水平磷酸化 底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)：指底物脱氢(或脱水），其分子内部所含的能量重新分布，即可生成某些高能中间代谢物，再通过酶促磷酸基团转移反应直接偶联ATP的生成。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 2、氧化磷酸化 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)：是指电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分子氧生成水，并偶联ADP和Pi生成ATP的过程；它是需氧生物合成ATP的主要途径。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （三）末端氧化酶系统 末端氧化酶（terminal oxidase）：是指处于生物氧化作用一系列反应的最末端，将底物脱下的氢或电子传递给氧，并形成H2O或H2O2的氧化酶类。主要类型：包括细胞色素氧化酶、交替氧化酶、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醛酸氧化酶、黄素氧化酶等。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第七章 植物的呼吸作用 第一节 植物呼吸作用的代谢途径 第二节 影响植物呼吸作用的因素 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 光合作用与呼吸作用的区别 光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用 原料原料 COCO2 2、H H2 2O O O O2 2、淀粉、己糖等有机物淀粉、己糖等有机物 产物产物 O O2 2、淀粉、己糖、蔗糖等有机淀粉、己糖、蔗糖等有机物物 COCO2 2、H H2 2O O等等 能量转换能量转换 贮藏能量的过程贮藏能量的过程 光能转化为稳定的化学能光能转化为稳定的化学能 释放能量的过程释放能量的过程 稳定的化学能转化为活跃的稳定的化学能转化为活跃的化学能化学能 发生部位发生部位 绿色细胞、叶绿体、细胞质绿色细胞、叶绿体、细胞质 生活细胞、线粒体、细胞质生活细胞、线粒体、细胞质 发生条件发生条件 光照下才可发生光照下才可发生 光照、暗处都可发生光照、暗处都可发生 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 第二节 影响植物呼吸作用的因素 一、呼吸作用度量指标（一）呼吸强度*（二）呼吸商 二、影响呼吸强度的主要因素*（一）温度（二）氧与二氧化碳的浓度（三）水分 三、植物呼吸作用与农业生产（一）呼吸作用与作物栽培（二）呼吸作用与粮食储藏（三）呼吸作用与果蔬贮藏 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 一、呼吸作用度量指标 （一）呼吸强度 （二）呼吸商 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （一）呼吸强度 呼吸强度，又称为呼吸速率（respiratory rate）：是代表呼吸强弱的定量指标。根据呼吸作用性质，呼吸强度常用单位时间单位植物组织（干重，鲜重）所吸收的O2或放出CO2的数量表示；有时也可以单位时间内植物组织干重或鲜重的损失数量来表示。mol g-l h-1，mol m-2 s-1，l g-l h-1 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （二）呼吸商 呼吸商(respiratory quotient，RQ)：又称呼吸系数，是指植物组织在一定时间内，释放CO2与吸收O2的数量(体积或物质的量)比值。呼吸底物不同，RQ不同：葡萄糖，R.Q=1.0；脂肪、蛋白质，RQ1；有机酸:RQ1。C6H12O6+6O26CO2+6H2O R.Q=6/6=1.0 C16H32O2+23O216CO2+16H2O R.Q=16/23=0.70 C4H6O5+3O2 4CO2+3H2O R.Q=4/3=1.33 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 二、影响呼吸强度的主要因素 （一）温度 （二）氧与二氧化碳的浓度 （三）水分 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （一）温度 最适温度:2535；呼吸最适温度光合最适温度。最低温度：0左右；如冬小麦，0-7，松树针叶，-25。最高温度：3545。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （二）氧与二氧化碳的浓度 大气中O2占1020时，有氧呼吸；20时，呼吸开始下降；10时，无氧呼吸出现并逐步增强，有氧呼吸迅速下降。氧饱和点（oxygen saturation point）：把无氧呼吸停止进行的最低氧含量(10左右)称为无氧呼吸的消失点。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞质的蛋白质变性，无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少，植物要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物。没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合成的原料。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （三）水分 干燥种子，呼吸很微弱，吸水后迅速增加，所以种子含水量是制约种子呼吸强弱的重要因素。整体植物的呼吸速率，随着植物组织含水量的增加而升高。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 三、植物呼吸作用与农业生产 （一）呼吸作用与作物栽培 （二）呼吸作用与粮食储藏 （三）呼吸作用与果蔬贮藏 第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （一）呼吸作用与作物栽培 播前浸种，通过控制温度与通气提高种子的呼吸速率，以便促进种子萌发。田间中耕松土和低洼地块开沟排水，均能增加土壤透气性，有效地抑制无氧呼吸。在人工气候室栽培作物，降低夜温以减少呼吸消耗，有利于干物质积累。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （二）呼吸作用与粮食储藏 控制进仓种子的含水量，不得超过安全含水量：油料种子含水量68，淀粉种子1012时，呼吸极微弱，可以安全贮藏。注意库房的通风，增高CO2含量，降低O2含量，或充N贮藏。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 （三）呼吸作用与果蔬贮藏 呼吸跃变(respiratory climacteric)：当果实成熟到一定时期，其呼吸速率突然增高，最后又突然下降的现象。贮藏措施：降低温度，如香蕉的最适温度是1114，苹果是4；增加CO2和N2的浓度，降低O2浓度(3-6%)。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 复习思考题 名词解释：呼吸速率；呼吸跃变；末端氧化酶系统；三羧酸循环。糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径的主要化学历程和生理意义如何？如何协调温度、湿度及气体关系做好粮食、果蔬的安全储藏。分析下列措施，并说明它们的作用：将果蔬存在低温下；小麦、水稻等粮食储藏之前要晒干；给作物中耕松土。第七章第七章 植物的呼吸作用植物的呼吸作用