2022年医学专题—植物的呼吸作用分解(1).ppt

光合作用(gungh-zuyng),如何(rh)提高植物光合利用率？,光合作用(gungh-zuyng)的过程,碳同化的途径,第一页，共五十页。,农民(nngmn)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？新疆的哈密瓜为什么特别甜？,第二页，共五十页。,任务(rn wu)四 植物的呼吸作用,第三页，共五十页。,一、呼吸作用的概念及意义(yy)（一）概念及类型,第四页，共五十页。,有氧呼吸特点：a 有O2的参与 b 彻底分解有机物质 c 释放大量能量，一部分储存在ATP和NADH（NADOH）分子中，一部分以热的形式放出，维持植物体温。d 分解产物为CO2和H2O无氧呼吸的特点：a 无O2的参与 b 不能彻底的分解有机物质 c 只释放少量能量 d 分解产物为酒精、CO2或乳酸高等植物(godngzhw)的呼吸类型主要是有氧呼吸，但仍保留着无氧呼吸的能力。,第五页，共五十页。,（二）呼吸作用的生理(shngl)意义,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(zhw)体温，有利种子萌发、开花传粉受精等。2.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.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。,第六页，共五十页。,图4-1 呼吸作用的主要(zhyo)功能示意图,第七页，共五十页。,（三）呼吸作用(h x zu yn)的场所,呼吸场所：细胞质基质和线粒体 线粒体是呼吸作用(h x zu yn)的主要场所，也是细胞的能量供应中心。,第八页，共五十页。,二、呼吸代谢(dixi)的生化途径,（一）糖酵解（EMP）：己糖产生丙酮酸 1940年得到阐明。为纪念在研究这一途径(tjng)的三位生化学家：G.Embden,O.Meyerhof和J.K.Parnas，把糖酵解途径(tjng)简称EMP途径,第九页，共五十页。,1、糖酵解：是指淀粉(dinfn)、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、糖酵解途径：,淀粉(dinfn)G1P,蔗糖(zhtng)葡萄糖,G6P,ATP ADP,F6P,FBP,ATP ADP,DHAPPGAld,NAD+NADH+H+,DPGA,PGA,ATP ADP,2PG,PEP,丙酮酸,ATP ADP,总反应式为：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2丙酮酸+2ATP+2NADH+H+2H2O,第十页，共五十页。,3、糖酵解的生理(shngl)意义,存在于所有生物体中包括原核生物和真核生物。可能是生物进化出光合放氧之前，产生能量的主要方式，是最古老的呼吸途径。产物丙酮酸的化学性质活跃，可以通过(tnggu)多种代谢途径，生成不同的物质。通过糖酵解，生物体可获得生命活动所需的部分能量。对于厌氧生物来说，糖酵解是糖分解和获取能量的主要方式。,图5-3 丙酮酸在呼吸(hx)代谢和物质转化中的作用,第十一页，共五十页。,（二）发酵(f jio)作用,1、酒精发酵(f jio)：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,第十二页，共五十页。,2、乳酸发酵：在含有乳酸脱氢酶的组织(zzh)里，丙酮酸便被NADH还原为乳酸。CH3COCOOHNADHH+乳酸脱氢酶 CH3CHOHCOOHNAD+每分子葡萄糖经乳酸发酵产生2分子乳酸和2分子ATP。C6H12O6 酶 2CH3CHOHCOOH+2ATP+2H2O 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乳酸菌。,第十三页，共五十页。,（三）TCA循环(xnhun),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，逐步脱羧、脱氢，彻底氧化分解，最终形成二氧化碳(r yng hu tn)和水的过程，称为TCA循环。,第十四页，共五十页。,三羧酸(su sun)循环,细胞质,线粒体,脱氢(tu qn),脱羧,脱氢(tu qn),第十五页，共五十页。,（四）戊糖磷酸(ln sun)途径(PPP或HMP),-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。20世纪50年代初发现向植物组织匀浆中加入(jir)糖酵解抑制剂（碘代乙酸和氟化物等），不能完全抑制呼吸。此后便发现了PPP途径.又称己糖磷酸途径(HMP)或己糖磷酸支路。,第十六页，共五十页。,PPP在许多(xdu)植物中普遍存在，特别是在植物感病、受伤、干旱时，该途径可占全部呼吸的50%以上。,第十七页，共五十页。,第十八页，共五十页。,（五）电子传递与氧化(ynghu)磷酸化,电子传递：TCA循环脱出的H，必须通过电子或者(huzh)H传递体的传递，才能与O2结合。电子或者H传递体与O2传递体之间产生电位。,氧化磷酸化：NADH脱下电子，经电子传递链传递给分子氧生成水，同时(tngsh)偶联ADP与Pi合成ATP的过程。,第十九页，共五十页。,三、光合作用与呼吸作用(h x zu yn)的关系,第二十页，共五十页。,光合作用与呼吸作用(h x zu yn)之间的关系,第二十一页，共五十页。,四、呼吸作用(h x zu yn)的影响因素,（一）呼吸作用(h x zu yn)的生理指标,1、呼吸(hx)速率,单位重量的植物在单位时间内吸收的O2或释放的CO2量。单位：O2或CO2mggh,第二十二页，共五十页。,2、呼吸(hx)商,植物呼吸时释放(shfng)的CO2与吸收的O2量的比值。,呼吸(hx)商,释放的CO2（mol）,吸收的O2（mol）,呼吸底物种类不同，呼吸商也不同。1、以葡萄糖作为呼吸底物，且完全氧化时，呼吸商是1 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O RQ=6/6=1.0 2、以脂肪或其它高度还原的化合物为呼吸底物，氧化过程中脱下的氢相对较多(H/O比大)，形成H2O时消耗的O2多，呼吸商小于1，如以棕榈酸作为呼吸底物，：C16H32O2+23O2 16CO2+16H2O RQ=16/23=0.7 3、以有机酸等含氧较多的有机物作为呼吸底物,呼吸商则大于1，如柠檬酸的呼吸商为1.33。C6H8O74.5O2 6CO24H2O RQ=6/4.5=1.33,第二十三页，共五十页。,（二）呼吸作用(h x zu yn)影响因素,1、内部因素2、外部因素温度氧气(yngq)水分二氧化碳机械损伤农药,第二十四页，共五十页。,1、内部(nib)因素,不同植物种类，呼吸速率各异。生长快的生长慢的，生长旺盛的衰老休眠的，草本植物木多年生植物，春季冬季(dngj)受伤、感病的正常健康的本植物，,第二十五页，共五十页。,生殖器官营养器官雌蕊雄蕊花瓣(hubn)花萼茎顶端茎基部种子内胚胚乳，,同一植物不同组织器官，呼吸速率有明显(mngxin)差异。,第二十六页，共五十页。,同一器官不同发育时期，呼吸(hx)速率也有较大变化。,第二十七页，共五十页。,温度通过对呼吸(hx)酶活性的影响而改变呼吸(hx)速率。温度三基点:最低、最适、最高。,（1）温度(wnd),2、外部(wib)因素,第二十八页，共五十页。,第二十九页，共五十页。,呼吸作用(h x zu yn)的温度三基点,第三十页，共五十页。,氧是植物有氧呼吸的必要条件。氧浓度在10-20%之间全部是有氧呼吸，当氧浓度低于10%时，有氧呼吸减弱(jinru)，无氧呼吸出现并逐步增强。,（2）氧气(yngq),第三十一页，共五十页。,第三十二页，共五十页。,（3）二氧化碳(r yng hu tn),外界环境中二氧化碳浓度增高时呼吸作用受抑制，大气中CO2 的含量约0.033%。当含量增加到35时，对呼吸有一定抑制。当高于5%时，呼吸作用受到明显(mngxin)抑制。当高于10%时，可使植物中毒死亡。,第三十三页，共五十页。,葡萄二氧化碳伤害,第三十四页，共五十页。,（4）水分(shufn),水分是植物(zhw)呼吸作用的必备条件，在一定范围内，呼吸速率随组织含水量的增加而升高。,第三十五页，共五十页。,机械损伤会显著加快植物的呼吸速率，产生“伤呼吸”现象。农产品特别是果蔬产品在收获、包装、运输、贮藏(zhcng)、销售过程中，应尽量减少机械损伤的发生。,（5）机械(jxi)损伤,第三十六页，共五十页。,五、调控(dio kn)呼吸在农业生产上的应用,1、呼吸作用与种子（粮食(ling shi)）贮藏2、呼吸作用与果蔬的保鲜3、呼吸作用与作物栽培,第三十七页，共五十页。,含水量一般油料种子89以下，淀粉种子1214时，种子中原生质处于凝胶状态，呼吸酶活性低，呼吸极微弱(wiru)，可以安全贮藏安全含水量。当含水量油料种子达1011，淀粉种子达到1516时，呼吸作用就显著增强。,1、呼吸作用(h x zu yn)与种子贮藏,第三十八页，共五十页。,种子贮藏的措施：干燥：种子的含水量不得超过安全含水量。要晒干进仓、保持仓库干燥。否则，呼吸旺盛消耗大量贮藏物质，呼吸散热提高粮堆温度，有利于微生物活动，易导致粮食的变质，使种子丧失发芽力和食用价值。杀菌消毒：种子本身含水量在14.5%以上时，呼吸作用很缓慢，但是种子堆的呼吸作用急剧(jj)升高，是因为种子表面附有微生物，在75%相对湿度中可迅速繁殖增多，其呼吸作用也大大增强。如种子堆在一起久了也会发热。降温：注意库房的通风降温，在能够忍受的范围内，温度越低，种子活力衰减的速度越慢。水稻种子在1415库温条件下贮藏23年，仍有80%以上的发芽率。控制气体成分：可对库房内空气成分加以控制，适当增高二氧化碳含量和降低氧含量。或将粮仓中空气抽出，充入氮气，达到抑制呼吸，安全贮藏的目的。,第三十九页，共五十页。,2、呼吸作用与果蔬(u sh)的保鲜,第四十页，共五十页。,果蔬贮藏的措施：适当的降低温度 根据贮藏物选择适宜的温度，大多数果实01，苹果05，马铃薯23；喜温果蔬12 左右，香蕉1214.5，甘薯1014。番茄成熟果实可贮在02,但绿熟果的贮藏适温为1013，低于8即遭冷害，表现为水浸状软烂或蒂部开裂，现褐色小园斑，不能正常成熟，易感病腐烂。较高的湿度 水果贮藏的最佳相对湿度是80%90%；贮藏块根、块茎的相对湿度以85%90%为宜，低于80%则失水导致呼吸增强。低氧、高二氧化碳浓度 适当增加C02浓度，降低氧浓度（抑制乙烯的产生），排除乙烯，充以氮气。番茄装箱以塑料布密封(mfng)，抽去空气，充以氮气，把氧浓度降至36，可贮藏13个月以上。“隔夜愁变成百日鲜”。“自体保藏法”：由果实、蔬菜本身的呼吸作用的C02，在密闭环境中，C02浓度逐渐升高，抑制呼用作用，可以延长贮藏期。,第四十一页，共五十页。,气调贮藏(zhcng)成为工业发达国家果品保鲜的重要手段。美国和以色列的柑橘总贮藏量的50以上是气调贮藏；法国、意大利以及荷兰等气调苹果均达贮藏总量的50-70。我国气调贮藏库保鲜也发展很快。1978年在北京建成我国第一座气调库，广州、大连、烟台等地也有了气调库，用来保鲜苹果、猕猴桃、洋梨和枣等。,第四十二页，共五十页。,据世界FAO估计，世界粮食采后损失达收获量的20%，某些高温(gown)多湿地区达50%，新鲜易腐水果蔬菜等达25%80%，这些已超过了发展中国家所能承受的平均极限水平，使本来就不充足的食品更为紧张。人口和食物的矛盾更为突出。,第四十三页，共五十页。,呼吸作用在作物的生长发育、物质吸收(xshu)、运输和