植物的呼吸作用分解.ppt

光合作用光合作用 如何提高植物光合利用率？如何提高植物光合利用率？光合作用的过程光合作用的过程 碳同化的途径碳同化的途径 农民刚收获的稻谷由于阴雨天气没有及时晒农民刚收获的稻谷由于阴雨天气没有及时晒干会出现什么现象？干会出现什么现象？新疆的哈密瓜为什么特别甜？新疆的哈密瓜为什么特别甜？任务四任务四 植物的呼吸作用植物的呼吸作用 概念概念 生活细胞内的有机物生活细胞内的有机物,在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。过程。类类型型 有有氧氧呼呼吸吸 生活细胞利用分子氧生活细胞利用分子氧(O(O2 2),),将某些有机物彻底氧化分解将某些有机物彻底氧化分解,形成形成COCO2 2和和H H2 2O O，同时释放能量的过程。，同时释放能量的过程。C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2 酶酶 6CO6CO2 2+6H+6H2 2O O G G=-2870kJ2870kJmolmol-1 1 (G G是指是指pHpH为为7 7时标准自由能的变化时标准自由能的变化)无无氧氧呼呼吸吸 生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放少量能量的过程。同时释放少量能量的过程。酒精发酵酒精发酵:高等植物高等植物 C C6 6H H1212O O6 6 酶酶 2C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2 G G=-226 kJ226 kJmolmol-1 1 乳酸发酵：动物及马铃薯、甜菜块根玉米胚和青贮饲料乳酸发酵：动物及马铃薯、甜菜块根玉米胚和青贮饲料 C C6 6H H1212O O6 6 酶酶 2CH2CH3 3CHOHCOOH CHOHCOOH G G=-197 kJ197 kJmolmol-1 1 一、呼吸作用的概念及意义（一）概念及类型（一）概念及类型 有氧呼吸特点：有氧呼吸特点：a 有有O2的参与的参与 b 彻底分解有机物质彻底分解有机物质 c 释放大量能量，一部分储存在释放大量能量，一部分储存在ATP和和NADH（NADOH）分子分子中，一部分以热的形式放出，维持植物体温。中，一部分以热的形式放出，维持植物体温。d 分解产物为分解产物为CO2和和H2O 无氧呼吸的特点：无氧呼吸的特点：a 无无O2的参与的参与 b 不能彻底的分解有机物质不能彻底的分解有机物质 c 只释放少量能量只释放少量能量 d 分解产物为酒精、分解产物为酒精、CO2或乳酸或乳酸 高等植物的呼吸类型主要是有氧呼吸，但仍保留着无氧呼吸的能力。高等植物的呼吸类型主要是有氧呼吸，但仍保留着无氧呼吸的能力。（二）呼吸作用的生理意义（二）呼吸作用的生理意义 1.1.为生命活动提供能量为生命活动提供能量 呼吸氧化有机物，将其中的化学能以ATP形式贮存起来。当ATP分解时，释放能量以满足各种生理过程的需要。呼吸放热可提高植物体温，有利种子萌发、开花传粉受精等。2.2.中间产物为有机物合成提供原料中间产物为有机物合成提供原料 呼吸产生许多中间产物(丙酮酸等），其中有些十分活跃，是进一步合成其他有机物的物质基础。3.3.增强植物的抗病能力增强植物的抗病能力 呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒害。植物受伤或受到病菌侵染时，通过旺盛的呼吸，促进伤口愈合，加速木质化或栓质化，以减少病菌的侵染。图图4-1 呼吸作用的主要功能示意图呼吸作用的主要功能示意图（三）（三）呼吸作用的场所呼吸作用的场所 呼吸场所：呼吸场所：细胞质基质和线粒体细胞质基质和线粒体 线粒体是呼吸作用的主要场所，也是细胞的能量供线粒体是呼吸作用的主要场所，也是细胞的能量供应中心。应中心。二、呼吸代谢的生化途径二、呼吸代谢的生化途径 （一）糖酵解（一）糖酵解（EMPEMP）：己糖产生丙酮酸）：己糖产生丙酮酸 1940年得到阐明。为纪念在研究这一途径的三位生化学家：G.Embden,O.Meyerhof和J.K.Parnas，把糖酵解途径简称EMP途径 1 1、糖酵解、糖酵解：是指淀粉、蔗糖、葡萄糖或其它六碳糖在无氧条件下分解成丙酮酸的过程，亦称EMP途径，在细胞质中进行。2 2、糖酵解途径、糖酵解途径：淀粉 G1P 蔗糖 葡萄糖 G6P ATP ADP F6P FBP ATP ADP DHAP PGAld NAD+NADH+H+DPGA PGA ATP ADP 2PG PEP 丙酮酸 ATP ADP 总反应式为：总反应式为：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2丙酮酸+2ATP+2NADH+H+2H2O 3 3、糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义 存在于所有生物体中包括原核生存在于所有生物体中包括原核生物和真核生物。可能是生物进化出物和真核生物。可能是生物进化出光合放氧之前，产生能量的主要方光合放氧之前，产生能量的主要方式，是最古老的呼吸途径。式，是最古老的呼吸途径。产物产物丙酮酸丙酮酸的化学性质活跃，可的化学性质活跃，可以通过多种代谢途径，以通过多种代谢途径，生成不同的生成不同的物质物质。通过糖酵解，生物体可获得生命通过糖酵解，生物体可获得生命活动活动所需的部分能量所需的部分能量。对于厌氧生。对于厌氧生物来说，糖酵解是糖分解和获取能物来说，糖酵解是糖分解和获取能量的主要方式。量的主要方式。图5-3 丙酮酸在呼吸代谢和物质转化中的作用（二）发酵作用（二）发酵作用 1 1、酒精发酵、酒精发酵：糖酵解生成的丙酮酸在丙酮酸脱羧酶作用下脱羧生成乙醛。再在乙醇脱氢酶的作用下，接受糖酵解中产生的NADHH+的氢，乙醛被还原为乙醇。酵母菌的酒精发酵是酿酒工业中的主要生物化学过程。厌氧下每分子葡萄糖经酒精发酵后产生2分子乙醇、2分子CO2和2分子ATP。C6H12O6+2ADP+2H3PO4 酶 2C2H5OH+2CO2+2ATP+2H2O 2 2、乳酸发酵：、乳酸发酵：在含有乳酸脱氢酶的组织里，丙酮酸便被在含有乳酸脱氢酶的组织里，丙酮酸便被NADHNADH还原为还原为乳酸。乳酸。CHCH3 3COCOOHCOCOOHNADHNADHH H+乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 CHCH3 3CHOHCOOHCHOHCOOHNADNAD+每分子葡萄糖经乳酸发酵产生每分子葡萄糖经乳酸发酵产生2 2分子乳酸和分子乳酸和2 2分子分子ATPATP。C C6 6H H1212O O6 6 酶酶 2 2CHCH3 3CHOHCOOHCHOHCOOH +2 2ATPATP +2 2H H2 2O O 许多细菌能利用葡萄糖产生乳酸许多细菌能利用葡萄糖产生乳酸，产生乳酸的这类细菌通常称为产生乳酸的这类细菌通常称为乳酸乳酸菌菌。（三）（三）TCATCA循环循环 糖酵解产物丙酮酸，在有氧条件下进入线粒糖酵解产物丙酮酸，在有氧条件下进入线粒体，经过一系列的代谢反应，逐步体，经过一系列的代谢反应，逐步脱羧、脱脱羧、脱氢氢，彻底氧化分解，最终形成二氧化碳和水，彻底氧化分解，最终形成二氧化碳和水的过程，称为的过程，称为TCATCA循环。循环。三羧酸循环三羧酸循环 细胞质细胞质 线粒体线粒体 脱氢脱氢 脱羧脱羧 脱氢脱氢（四）戊糖磷酸途径（四）戊糖磷酸途径(PPP或HMP)-葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧，并以戊糖磷葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧，并以戊糖磷酸为重要中间产物的有氧呼吸途径。酸为重要中间产物的有氧呼吸途径。2020世纪世纪5050年代初发现向植物组织匀浆中加入糖年代初发现向植物组织匀浆中加入糖酵解抑制剂（碘代乙酸和氟化物等），不能完全酵解抑制剂（碘代乙酸和氟化物等），不能完全抑制呼吸。此后便发现了抑制呼吸。此后便发现了PPPPPP途径途径.又称又称己糖磷酸己糖磷酸途径途径(HMP)(HMP)或或己糖磷酸支路己糖磷酸支路。PPPPPP在许多植物中普遍存在许多植物中普遍存在，特别是在在，特别是在植物感病植物感病、受伤、干旱时，该途径可受伤、干旱时，该途径可占全部呼吸的占全部呼吸的50%50%以上以上。（五）电子传递与氧化磷酸化（五）电子传递与氧化磷酸化 电子传递：电子传递：TCA循环脱出的循环脱出的H，必须通过电子或者，必须通过电子或者H传递体传递体的传递，才能与的传递，才能与O2结合。电子或者结合。电子或者H传递体与传递体与O2传递体之间传递体之间产生电位。产生电位。氧化磷酸化：氧化磷酸化：NADHNADH脱下电子，经电子传递链传递给分子氧生脱下电子，经电子传递链传递给分子氧生成水，同时偶联成水，同时偶联ADPADP与与PiPi合成合成ATPATP的过程。的过程。三、光合作用与呼吸作用的关系三、光合作用与呼吸作用的关系 项目项目 光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用 原料原料 CO2、H2O O2、淀粉、己糖等有机物、淀粉、己糖等有机物 产物产物 己糖、淀粉等有机物、己糖、淀粉等有机物、O2 CO2、H2O等等 能量转换能量转换 储藏能量的过程储藏能量的过程 释放能量的过程释放能量的过程 物质代谢类型物质代谢类型 有机物的合成作用有机物的合成作用 有机物的降解作用有机物的降解作用 氧化还原反应氧化还原反应 H2O光解、光解、CO2还原还原 呼吸底物被氧化呼吸底物被氧化 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 光下、暗处都可发生光下、暗处都可发生 光合作用与呼吸作用之间的关系光合作用与呼吸作用之间的关系 四、呼吸作用的影响因素四、呼吸作用的影响因素 （一）呼吸作用的生理指标（一）呼吸作用的生理指标 1、呼吸速率、呼吸速率 单位重量的植物在单位时间内吸收的单位重量的植物在单位时间内吸收的O2或释放的或释放的CO2量。单位：量。单位：O2或或CO2mggh 2、呼吸商、呼吸商 植物呼吸时释放的植物呼吸时释放的CO2与吸收的与吸收的O2量的比值。量的比值。呼吸商呼吸商 释放的释放的CO2（mol）吸收的吸收的O2（mol）呼吸底物种类不同，呼吸商也不同。呼吸底物种类不同，呼吸商也不同。1 1、以以葡萄糖葡萄糖作为呼吸底物，且完全氧化时，作为呼吸底物，且完全氧化时，呼吸商是呼吸商是1 1 C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2 6CO6CO2 2+6H+6H2 2O RQ=6/6=1.0O RQ=6/6=1.0 2 2、以以脂肪脂肪或其它高度还原的化合物为呼吸底物，氧化过程中脱下的或其它高度还原的化合物为呼吸底物，氧化过程中脱下的氢相对较多氢相对较多(H/O(H/O比大比大)，形成，形成H H2 2O O时消耗的时消耗的O O2 2多，呼吸商多，呼吸商小于小于1 1，如以棕榈酸作为呼吸底物，：，如以棕榈酸作为呼吸底物，：C C1616H H3232O O2 2+23O+23O2 2 16CO16CO2 2+16H+16H2 2O RQ=16/23=0.7O RQ=16/23=0.7 3 3、以以有机酸有机酸等含氧较多的有机物作为呼吸底物等含氧较多的有机物作为呼吸底物,呼吸商则呼吸商则大于大于1 1，如柠檬酸的呼，如柠檬酸的呼吸商为吸商为1.331.33。C C6 6H H8 8O O7 74.5O4.5O2 2 6CO6CO2 24H4H2 2O RQ=6/4.5=1.33O RQ=6/4.5=1.33（二）呼吸作用影响因素（二）呼吸作用影响因素 1 1、内部因素、内部因素 2 2、外部因素、外部因素 温度温度 氧气氧气 水分水分 二氧化碳二氧化碳 机械损伤机械损伤 农药农药 1 1、内部因素、内部因素 不同植物种类，呼吸速率各异。不同植物种类，呼吸速率各异。生长快的生长快的 生长慢的，生长旺盛的衰老休眠的，生长慢的，生长旺盛的衰老休眠的，草本植物木多年生植物草本植物木多年生植物，春季冬季春季冬季 受伤、感病的正常健康的本植物，受伤、感病的正常健康的本植物，生殖器官营养器官生殖器官营养器官 雌蕊雄蕊花瓣花萼雌蕊雄蕊花瓣花萼 茎顶端茎基部茎顶端茎基部 种子内胚胚乳