第五章-植物的呼吸作用

1、第五章 植物的呼吸作用一一. . 呼吸作用的概念呼吸作用的概念 概念概念: 呼吸作用（呼吸作用（Respiration)Respiration): :是指生是指生活細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物，在一系列酶的參與下，活細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物，在一系列酶的參與下，逐步氧化分解成逐步氧化分解成CO2CO2和和H2OH2O，并釋放能量的，并釋放能量的過(guò)程。過(guò)程。 二二. . 植物呼吸作用的意義植物呼吸作用的意義1. 1. 作為生命活動(dòng)的重要指標(biāo)作為生命活動(dòng)的重要指標(biāo) 4. 4. 可提高植物的抗病及抗害能力可提高植物的抗病及抗害能力2. 2. 提供生命活動(dòng)所需的能量提供生命活動(dòng)所需的能量 3. 3. 為其他有機(jī)物合成提供原料

2、為其他有機(jī)物合成提供原料三、呼吸作用的指標(biāo)三、呼吸作用的指標(biāo) 1、呼吸速率（respiratory rate）又稱(chēng)呼吸強(qiáng)度（ respiratory intensity） 單位時(shí)間內(nèi)單位鮮重或干重植物組織釋放的CO2或吸收O2的量。單位有：mg g-1h-1 ； mol g-1h-1； l g-1h-1等。 2、呼吸商（respiratory quotient , R.Q） 又稱(chēng)呼吸系數(shù) 指植物組織在一定時(shí)間內(nèi)，釋放CO2與吸收O2的數(shù)量比值。 釋放CO2的量 RQ = 吸收O2的量RQ是表示呼吸底物的性質(zhì)和氧氣供應(yīng)狀態(tài)的一種指標(biāo)。 依據(jù)呼吸過(guò)程中是否有氧氣的依據(jù)呼吸過(guò)程中是否有氧氣的參與，可

3、將呼吸作用分為參與，可將呼吸作用分為有氧呼吸有氧呼吸和和無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸兩大類(lèi)型。兩大類(lèi)型。1.1.呼吸作用的類(lèi)型呼吸作用的類(lèi)型: : 第二節(jié) 呼吸作用的類(lèi)型及生化過(guò)程 有氧呼吸有氧呼吸是指生活細(xì)胞利用是指生活細(xì)胞利用O O2 2，將某，將某些有機(jī)物質(zhì)些有機(jī)物質(zhì)徹底徹底氧化分解，形成氧化分解，形成COCO2 2和和H H2 2O O，同時(shí)釋放能量的過(guò)程。，同時(shí)釋放能量的過(guò)程。 1. 1. 有氧呼吸有氧呼吸 （aerobic Respiration)aerobic Respiration)+6H2O+6H2O有氧呼吸的特點(diǎn)：有氧呼吸的特點(diǎn)： 1. 1. 底物分解完全（逐步被分解）。底物分解完全（

4、逐步被分解）。 2. 2. 能量釋放多。能量釋放多。 在正常條件下，有氧呼吸是高等植物在正常條件下，有氧呼吸是高等植物進(jìn)行呼吸的主要途徑。進(jìn)行呼吸的主要途徑。2. 2. 無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸 （anaerobic respiration)anaerobic respiration) 無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸是指生活細(xì)胞在是指生活細(xì)胞在無(wú)氧無(wú)氧條件下，條件下，把某些有機(jī)物分解成為把某些有機(jī)物分解成為不徹底的氧化不徹底的氧化產(chǎn)物，產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量的過(guò)程。同時(shí)釋放能量的過(guò)程。無(wú)氧呼吸的特點(diǎn)：無(wú)氧呼吸的特點(diǎn)： 1 1 底物分解不完全。底物分解不完全。 2 2 能量釋放少。能量釋放少。呼吸作用的生化生化呼吸作用的

5、生化生化 呼吸代謝過(guò)程包括: 底物的降解（底物氧化）底物的降解（底物氧化） 能量產(chǎn)生（末端氧化）能量產(chǎn)生（末端氧化）圖圖 4-3 植物植物體內(nèi)體內(nèi)主要主要呼吸呼吸代謝代謝途徑途徑相互相互關(guān)系關(guān)系示意示意圖圖淀粉、蔗糖淀粉、蔗糖磷酸己糖磷酸己糖磷酸丙糖磷酸丙糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA三三羧酸循環(huán)羧酸循環(huán)CO2+H2O磷酸戊糖磷酸戊糖PPPPPP途徑途徑中間代謝產(chǎn)物是合成糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白中間代謝產(chǎn)物是合成糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和維生素及各種次生物質(zhì)的原料質(zhì)和維生素及各種次生物質(zhì)的原料正常情況下正常情況下PPP途徑占呼吸途徑占呼吸3%30%，處于逆境時(shí)，處于逆境時(shí)，PPP上上升，油料作物結(jié)實(shí)期升，油料

6、作物結(jié)實(shí)期PPP上升上升糖糖酵解酵解脂脂肪肪 氧化氧化有氧有氧無(wú)氧無(wú)氧乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶脫羧酶脫羧酶乳酸（淹酸菜、泡菜、青貯飼料）乳酸（淹酸菜、泡菜、青貯飼料）乙乙醛醛乙醇乙醇灑精灑精發(fā)酵發(fā)酵有氧有氧乙酸（醋）乙酸（醋）乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)乙酸乙酸乙醇酸乙醇酸草酸草酸甲酸甲酸琥珀酸琥珀酸乙醇酸循環(huán)乙醇酸循環(huán)化學(xué)途徑的多樣性：化學(xué)途徑的多樣性： 1 1、糖酵解糖酵解 2 2、三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán) 3 3、戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑 4 4、無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸 5 5、乙醛酸循環(huán)、乙醛酸循環(huán)一、糖酵解一、糖酵解 是在無(wú)氧條件下，酶將葡萄糖是在無(wú)氧條件下，酶將葡萄糖降解成丙酮酸，并釋放能量的過(guò)降解成丙

7、酮酸，并釋放能量的過(guò)程，亦稱(chēng)程，亦稱(chēng)EMPEMP途徑。在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)途徑。在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行。進(jìn)行。1.1.糖酵解的化學(xué)歷程糖酵解的化學(xué)歷程2 .2 .糖酵解的生理意義糖酵解的生理意義（1 1）糖酵解生成的）糖酵解生成的ATPATP、NADPNADP可使生物體獲得生可使生物體獲得生命活動(dòng)所需的部分能量和還原力命活動(dòng)所需的部分能量和還原力。（2 2）糖酵解的一些中間產(chǎn)物（如甘油醛）糖酵解的一些中間產(chǎn)物（如甘油醛-3-3-磷酸）磷酸）是合成其它有機(jī)物的重要原料。是合成其它有機(jī)物的重要原料。（3 3）最終產(chǎn)物丙酮酸在生化上十分活躍，可進(jìn)行）最終產(chǎn)物丙酮酸在生化上十分活躍，可進(jìn)行不同的生化反應(yīng)：不同的生化反應(yīng)

8、： 二、三羧酸循環(huán)（二、三羧酸循環(huán)（TCATCA循環(huán)）循環(huán)） 是指糖酵解產(chǎn)生的是指糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸丙酮酸在有氧條件下，在有氧條件下，進(jìn)入線粒體，經(jīng)氧化脫羧形成乙酰輔酶進(jìn)入線粒體，經(jīng)氧化脫羧形成乙酰輔酶A A。乙。乙酰輔酶酰輔酶A A再進(jìn)入三羧酸循環(huán)再進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化成徹底氧化成COCO2 2 和和H H2 2O O，并釋放能量，并釋放能量。在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行。在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行。1 . TCA循環(huán)的化學(xué)歷程循環(huán)的化學(xué)歷程2 . TCA2 . TCA循環(huán)的意義循環(huán)的意義: : （1 1）植物進(jìn)行呼吸的主要途徑）植物進(jìn)行呼吸的主要途徑 （2 2）糖）糖, ,脂肪脂肪, ,蛋白質(zhì)和核酸代謝的

9、樞紐蛋白質(zhì)和核酸代謝的樞紐（3 3）中間產(chǎn)物的作用）中間產(chǎn)物的作用（4 4）丙酮酸經(jīng)過(guò)）丙酮酸經(jīng)過(guò)TCATCA循環(huán)有循環(huán)有5 5次脫氫，其中形成次脫氫，其中形成4NADH+H+4NADH+H+，1 1個(gè)個(gè)FADH2,FADH2,它們的氫經(jīng)呼吸鏈傳遞給它們的氫經(jīng)呼吸鏈傳遞給分子氧結(jié)合成水，同時(shí)發(fā)分子氧結(jié)合成水，同時(shí)發(fā) 生氧化磷酸化生成生氧化磷酸化生成ATPATP，是植物體獲得能量的主要形式是植物體獲得能量的主要形式。（5 5） TCA TCA循環(huán)中一系列脫羧反應(yīng)是呼吸作用釋循環(huán)中一系列脫羧反應(yīng)是呼吸作用釋放放CO2CO2的來(lái)源的來(lái)源, CO2, CO2是有機(jī)體合成的原料是有機(jī)體合成的原料1 1、

10、呼吸鏈的概念：、呼吸鏈的概念： 呼吸鏈（呼吸鏈（respiratory chainrespiratory chain），是指按一），是指按一定順序排列互相銜接傳遞氫（定順序排列互相銜接傳遞氫（H H+ +）或電子到分）或電子到分子氧的一系列呼吸傳遞體的總軌道。也叫電子子氧的一系列呼吸傳遞體的總軌道。也叫電子傳遞鏈傳遞鏈(Electron Transport Chain ,ETC(Electron Transport Chain ,ETC） . . 一、呼吸鏈的概念和組成一、呼吸鏈的概念和組成呼吸鏈呼吸鏈位于位于線粒體內(nèi)膜上。線粒體內(nèi)膜上。2、呼吸鏈的組成、呼吸鏈的組成以細(xì)胞色素呼吸鏈為例：以細(xì)

11、胞色素呼吸鏈為例：琥珀酸琥珀酸-泛醌氧化還原酶泛醌氧化還原酶（NADH-泛醌氧化還原酶）泛醌氧化還原酶）（泛醌（泛醌-細(xì)胞色素氧化還原酶）細(xì)胞色素氧化還原酶）Cyt c-細(xì)胞色素氧化還原酶細(xì)胞色素氧化還原酶ATP 合酶合酶二、呼吸代謝能量的利用二、呼吸代謝能量的利用EMP 凈生成凈生成 2ATP 2 2個(gè)個(gè)NADH 2 1.5 3 TCA 1個(gè)底物水平磷酸化個(gè)底物水平磷酸化*2 1 *2 =2 1個(gè)個(gè)FADH2 *2 1*1.5 *2 1.5 *2=3 4NADH *2 4 *2.5*2 10 *2=20總計(jì)總計(jì) 30反應(yīng)部位 形成ATP胞質(zhì)中的葡萄糖經(jīng)過(guò)胞質(zhì)中的葡萄糖經(jīng)過(guò)EMPEMP和和TC

12、ATCA循環(huán)完全氧化產(chǎn)循環(huán)完全氧化產(chǎn)ATPATP 三、磷酸戊糖途徑（三、磷酸戊糖途徑（PPPPPP） 是指不經(jīng)過(guò)糖酵解，葡萄糖是指不經(jīng)過(guò)糖酵解，葡萄糖-6-6-磷酸直磷酸直接被氧化的途徑，又稱(chēng)磷酸戊糖支路。在細(xì)接被氧化的途徑，又稱(chēng)磷酸戊糖支路。在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。胞質(zhì)中進(jìn)行。1.1.磷酸戊糖途徑的化學(xué)歷程磷酸戊糖途徑的化學(xué)歷程2.PPP2.PPP途徑的意義：途徑的意義：. .該途徑中的一些中間產(chǎn)物丙糖、戊糖、己糖等該途徑中的一些中間產(chǎn)物丙糖、戊糖、己糖等的磷酸酯也是光合作用卡爾文循環(huán)的中間產(chǎn)物，因的磷酸酯也是光合作用卡爾文循環(huán)的中間產(chǎn)物，因而呼吸作用和光合作用可以聯(lián)系起來(lái)。而呼吸作用和光合作用可以

13、聯(lián)系起來(lái)。. .該途徑的一些中間產(chǎn)物在生理活動(dòng)中十分活該途徑的一些中間產(chǎn)物在生理活動(dòng)中十分活躍，它們是許多重要有機(jī)物質(zhì)生物合成的原料。躍，它們是許多重要有機(jī)物質(zhì)生物合成的原料。.NADPH.NADPH為其他合成反應(yīng)提供還原力為其他合成反應(yīng)提供還原力. .四、乙醛酸循環(huán)四、乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)的意義乙醛酸循環(huán)的意義1.1.對(duì)三羧酸循環(huán)起協(xié)助作用。乙醛酸循環(huán)和對(duì)三羧酸循環(huán)起協(xié)助作用。乙醛酸循環(huán)和TCATCA循環(huán)交錯(cuò)進(jìn)行，乙醛酸循環(huán)中產(chǎn)生循環(huán)交錯(cuò)進(jìn)行，乙醛酸循環(huán)中產(chǎn)生C4C4化合物，化合物，可以彌補(bǔ)可以彌補(bǔ)TCATCA循環(huán)中循環(huán)中C4C4的不足的不足2.2.循環(huán)中產(chǎn)生乙酰循環(huán)中產(chǎn)

14、生乙酰CoACoA可以已生為葡萄糖或淀粉，可以已生為葡萄糖或淀粉，為植物幼苗提供營(yíng)養(yǎng)。為植物幼苗提供營(yíng)養(yǎng)。第三節(jié)第三節(jié) 呼吸作用的調(diào)節(jié)呼吸作用的調(diào)節(jié)1 1、巴斯德效應(yīng)、巴斯德效應(yīng)指氧抑制乙醇發(fā)酵現(xiàn)象指氧抑制乙醇發(fā)酵現(xiàn)象2 2、能荷調(diào)節(jié)、能荷調(diào)節(jié)3 3、NADH/NADNADH/NAD比值的調(diào)節(jié)比值的調(diào)節(jié)第四節(jié)、抗氰呼吸與植物氧化酶第四節(jié)、抗氰呼吸與植物氧化酶酚氧化酶在生活中的應(yīng)用：酚氧化酶在生活中的應(yīng)用：1 1、馬鈴薯、蘋(píng)果、梨等受傷？、馬鈴薯、蘋(píng)果、梨等受傷？ 2 2、制茶業(yè)應(yīng)用：紅茶，綠茶、制茶業(yè)應(yīng)用：紅茶，綠茶植物組織受傷后因酚氧化酶的活植物組織受傷后因酚氧化酶的活性加強(qiáng)而使呼吸增強(qiáng)的現(xiàn)

15、象稱(chēng)為性加強(qiáng)而使呼吸增強(qiáng)的現(xiàn)象稱(chēng)為傷呼吸傷呼吸. .它與酚氧化酶活性增加它與酚氧化酶活性增加有關(guān)。有關(guān)。 總結(jié)：總結(jié)： 植物中雖然存在多條電子傳遞途植物中雖然存在多條電子傳遞途徑，但是徑，但是細(xì)胞色素氧化酶途和抗氰呼細(xì)胞色素氧化酶途和抗氰呼吸徑為兩條主要途徑。植物對(duì)這兩條吸徑為兩條主要途徑。植物對(duì)這兩條途徑有途徑有協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)控制現(xiàn)象：當(dāng)細(xì)胞色素氧現(xiàn)象：當(dāng)細(xì)胞色素氧化酶途徑受阻時(shí)，抗氰呼吸產(chǎn)生或加化酶途徑受阻時(shí)，抗氰呼吸產(chǎn)生或加強(qiáng)，可以保證強(qiáng)，可以保證EMP-TCAEMP-TCA循環(huán)和循環(huán)和PPPPPP能正能正常進(jìn)行，保證底物繼續(xù)氧化，維持生常進(jìn)行，保證底物繼續(xù)氧化，維持生命活動(dòng)各方面的需要。命活動(dòng)各方面的需要。 氧濃度在10-20%之間全部是有氧呼吸，當(dāng)植物根系氧濃度低于5%時(shí)有氧呼吸減弱。 低氧易發(fā)生無(wú)氧呼吸，高氧產(chǎn)生氧傷害。1 1、氧氣、氧氣第五節(jié)第五節(jié) 外界環(huán)境對(duì)呼吸作用的影響外界環(huán)境對(duì)呼吸作用的影響 長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)氧呼吸為什么會(huì)使植物受到傷害？長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)氧呼吸為什么會(huì)使植物受到傷害？ 1、無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精，酒精使細(xì)胞質(zhì)的蛋白質(zhì)變性； 2、無(wú)氧呼吸利用葡萄糖產(chǎn)生的能量很少，植物要維持正常的生理需要就要消耗更多的有機(jī)物； 3、沒(méi)有丙酮酸氧化過(guò)程，缺乏新物質(zhì)合