2022年医学专题—植物生理生化-第七章-植物的呼吸作用(1).ppt

植物(zhw)生理生化 Plant Physiology and Chemistry,潘瑞炽主编(zhbin)（第七版）甘肃农业大学园林专业,第一页，共五十页。,第四章 植物(zhw)的呼吸作用,第一节 植物呼吸作用的代谢途径(tjng)第二节 影响植物呼吸作用的因素,第二页，共五十页。,第一节 植物呼吸作用(h x zu yn)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(m dun)氧化酶系统,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第三页，共五十页。,一、呼吸作用的概念及其生理(shngl)意义,（一）呼吸作用的概念（二）呼吸作用的生理(shngl)意义,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第四页，共五十页。,（一）呼吸作用(h x zu yn)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(chngwi)不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第五页，共五十页。,（二）呼吸作用(h x zu yn)的生理意义,呼吸作用提供植物生命(shngmng)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 植物(zhw)的呼吸作用,第六页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第七页，共五十页。,二、糖代谢(dixi),（一）糖酵解（二）三羧酸(su sun)循环（三）磷酸戊糖途径,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第八页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第九页，共五十页。,（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(tdin)：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 植物(zhw)的呼吸作用,第十页，共五十页。,1、丙酮酸的形成(xngchng),第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第十一页，共五十页。,2、丙酮酸的去向(qxing),第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第十二页，共五十页。,3、丙酮酸生成(shn chn)乙酰CoA,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第十三页，共五十页。,（二）三羧酸(su sun)循环,三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle,TCA）：是生物体内普遍存在的代谢(dixi)途径，循环中几个主要中间代谢(dixi)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 植物(zhw)的呼吸作用,第十四页，共五十页。,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(h p)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 植物(zhw)的呼吸作用,第十五页，共五十页。,2、三羧酸(su sun)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(tjng)；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 植物(zhw)的呼吸作用,第十六页，共五十页。,（三）磷酸(ln sun)戊糖途径,磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway）：同糖酵解过程一样(yyng)，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 植物(zhw)的呼吸作用,第十七页，共五十页。,1、磷酸戊糖途径(tjng)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(ynghu)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 植物(zhw)的呼吸作用,第十八页，共五十页。,2、磷酸戊糖途径的生理(shngl)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(zhfng)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 植物(zhw)的呼吸作用,第十九页，共五十页。,三、电子传递与氧化(ynghu)磷酸化,（一）电子传递链的组成（二）氧化(ynghu)磷酸化（三）末端氧化酶系统,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第二十页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第二十一页，共五十页。,（一）电子传递链的组成(z chn),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(xtng)、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 植物(zhw)的呼吸作用,第二十二页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第二十三页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第二十四页，共五十页。,（二）氧化(ynghu)磷酸化,氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）：是指在生物氧化中伴随着ATP生成(shn chn)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 植物(zhw)的呼吸作用,第二十五页，共五十页。,1、底物(d w)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(fnyng)直接偶联ATP的生成。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第二十六页，共五十页。,2、氧化(ynghu)磷酸化,氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)：是指电子(dinz)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 植物(zhw)的呼吸作用,第二十七页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第二十八页，共五十页。,（三）末端(m dun)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(d w)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 植物(zhw)的呼吸作用,第二十九页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第三十页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第三十一页，共五十页。,第三十二页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第一节 植物呼吸作用的代谢途径(tjng)第二节 影响植物呼吸作用的因素,第三十三页，共五十页。,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第三十四页，共五十页。,光合作用与呼吸作用(h x zu yn)的区别,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第三十五页，共五十页。,第二节 影响植物呼吸作用(h x zu yn)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(shngchn)（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 植物(zhw)的呼吸作用,第三十六页，共五十页。,一、呼吸作用(h x zu yn)度量指标,（一）呼吸(hx)强度（二）呼吸商,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第三十七页，共五十页。,（一）呼吸(hx)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(chn yn)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。,molg-lh-1，molm-2s-1，lg-lh-1,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第三十八页，共五十页。,（二）呼吸(hx)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(tj)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 植物(zhw)的呼吸作用,第三十九页，共五十页。,二、影响呼吸(hx)强度的主要因素,（一）温度（二）氧与二氧化碳的浓度(nngd)（三）水分,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第四十页，共五十页。,（一）温度(wnd),最适温度:2535；呼吸(hx)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 植物(zhw)的呼吸作用,第四十一页，共五十页。,（二）氧与二氧化碳(r yng hu tn)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(zngqing)，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 植物(zhw)的呼吸作用,第四十二页，共五十页。,长时间的无氧呼吸(hx)为什么会使植物受到伤害？,无氧呼吸(hx)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 植物(zhw)的呼吸作用,第四十三页，共五十页。,（三）水分(shufn),干燥种子，呼吸很微弱，吸水后迅速(xn s)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 植物(zhw)的呼吸作用,第四十四页，共五十页。,三、植物呼吸作用与农业(nngy)生产,（一）呼吸作用与作物栽培（二）呼吸作用与粮食储藏(chcng)（三）呼吸作用与果蔬贮藏,第七章 植物(zhw)的呼吸作用,第四十五页，共五十页。,（一）呼吸作用(h x zu yn)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(yzh)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 植物(zhw)的呼吸作用,第四十六页，共五十页。,（二）呼吸作用(h x zu yn)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(ky)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 植物(zhw)的呼吸作用,第四十七页，共五十页。,（三）呼吸作用(h x zu yn)与果蔬贮藏,呼吸跃变(respiratory climacteric)：当果实成熟(chngsh)到一定时期，其呼吸速率突然