1、第第四四章章 植物植物(zhw)的呼吸作用的呼吸作用呼吸作用呼吸作用(h x zu yn)的类型的类型及意义及意义高等植物呼吸高等植物呼吸(hx)代谢的多样性代谢的多样性呼吸代谢的调节与控制呼吸代谢的调节与控制影响呼吸作用的因素影响呼吸作用的因素思考题思考题重难点重难点1第一页，共五十一页。返回返回第四章第四章 植物植物(zhw)的呼吸作用的呼吸作用【重、难点提示】【重、难点提示】3 3学时讲授学时讲授(jingshu)(jingshu)呼吸作用生理意义、主要类型呼吸作用生理意义、主要类型影响呼吸商的因素影响呼吸商的因素呼吸代谢的多样性呼吸代谢的多样性呼吸知识在农业上的应用呼吸知识在农业上的应
2、用2第二页，共五十一页。第一节第一节 呼吸作用呼吸作用(h x zu yn)的类型及的类型及意义意义 一一、呼吸作用类型：、呼吸作用类型：1 有氧呼吸有氧呼吸(hx)生活细胞在有氧气参与下，将有机生活细胞在有氧气参与下，将有机物彻底氧化分解，放出物彻底氧化分解，放出CO2和和H2O,同时释放能量的过程同时释放能量的过程。C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量能量 G=2870kJ 2 无氧呼吸无氧呼吸在无氧条件下，生活细胞把某些有机物在无氧条件下，生活细胞把某些有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。分解为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。C6H12O6 2C2H5OH
3、 +2CO2+能量能量 G=226kJ发酵发酵(f jio)3第三页，共五十一页。返回返回 1、能量代谢：、能量代谢：提供生命提供生命(shngmng)活动大部分能量活动大部分能量2、物质代谢物质代谢：中间产物是许多物质合成的原料中间产物是许多物质合成的原料3、自卫作用方面意义：、自卫作用方面意义：增强免疫力增强免疫力*呼吸加强，使伤口木质化、栓质化，使伤口愈合呼吸加强，使伤口木质化、栓质化，使伤口愈合*产生杀菌物质，杀灭病菌产生杀菌物质，杀灭病菌*分解病原微生物分泌的毒素分解病原微生物分泌的毒素二二 呼吸作用生理呼吸作用生理(shngl)意义意义4第四页，共五十一页。5第五页，共五十一页。三
4、三 呼吸作用呼吸作用(h x zu yn)的指的指标标（一）（一）呼吸速率呼吸速率(sl)：在一定时间内，单位植物组织所放出的在一定时间内，单位植物组织所放出的CO2的量（的量（QCO2）或吸收）或吸收O2的量（的量（QO2）6第六页，共五十一页。（二）呼吸商（二）呼吸商 （呼吸系数）（呼吸系数）1、概念、概念 呼吸商呼吸商植物组织在一定时间植物组织在一定时间(shjin)内，内，放出放出CO2的量与吸收的量与吸收O2的量的比率。的量的比率。放出放出CO2的量的量 RQ =吸收吸收O2的量的量7第七页，共五十一页。呼吸呼吸(hx)底物底物 v碳水化合物：碳水化合物：RQ=1 C6H12O6+6
5、O2 6CO2+6H2O RQ=6CO2/6O2=1.0v脂肪、油脂、蛋白质脂肪、油脂、蛋白质：RQ 1 2C57H104O9+157O2 114CO2+104H2O （蓖麻油）（蓖麻油）RQ=114CO2/157O2=0.73v有机酸：有机酸：RQ 1 C4H6O5 +3O2 4CO2+3H2O （苹果酸）（苹果酸）RQ=4CO2/3H2O=1.33 2 影响影响(yngxing)RQ的因的因素素8第八页，共五十一页。返回返回 2C4H6O6+5O28CO2+6H2O (酒石酸）酒石酸）RQ=8CO2/6H2O=1.6v 氨基酸：氨基酸：RQ 或或 1 2C5H9O4N+9O210CO2+6
6、H2O+2NH3 (Glu)RQ=10CO2/9O2=1.11 2C6H13O2N+15O2 12CO2+10H2O+2NH3 (Leu)RQ=12CO2/15O2=0.89第九页，共五十一页。返回返回 无氧呼吸的存在无氧呼吸的存在 物质的转化、合成物质的转化、合成(hchng)和羧化作和羧化作用用 物理因素物理因素 其它物质的还原其它物质的还原10第十页，共五十一页。返回返回呼吸途径呼吸途径(tjng)的多样性的多样性呼吸链的多样性呼吸链的多样性末端氧化酶的多样性末端氧化酶的多样性 第二节第二节 高等植物呼吸高等植物呼吸(hx)代谢的多样性代谢的多样性11第十一页，共五十一页。返回返回（一）
7、糖酵解（一）糖酵解（EMP）淀粉淀粉(dinfn)或葡萄糖或葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 定位：定位：细胞质细胞质 生理意义：生理意义：*是有氧和无氧呼吸的共同阶段是有氧和无氧呼吸的共同阶段 *提供部分能量提供部分能量 *提供一些中间产物提供一些中间产物一一、呼吸呼吸(hx)途径的多样性途径的多样性12第十二页，共五十一页。（二）（二）三羧酸三羧酸(su sun)循环循环（TCA）定位定位(dngwi)：线粒线粒体基质体基质13第十三页，共五十一页。返回返回三羧酸循环的生理三羧酸循环的生理(shngl)意义意义生命活动生命活动(hu dng)所需能量的主要来源所需能量的主要来源物质代谢的枢纽物质代谢的
8、枢纽EMP-TCA是细胞主要的呼吸途径是细胞主要的呼吸途径是有氧呼吸产生是有氧呼吸产生CO2的主要来源的主要来源14第十四页，共五十一页。葡萄糖葡萄糖 （三）磷酸戊糖途径（三）磷酸戊糖途径（PPP或或HMP）ATP 己糖激酶己糖激酶 定位：细胞质定位：细胞质 ADP G6P 己糖磷酸异构酶己糖磷酸异构酶 F6P NADP+G6P脱氢酶脱氢酶 ATP 磷酸果糖磷酸果糖(gutng)激酶激酶NADPH ADP+Pi 6-磷酸葡萄酸磷酸葡萄酸 FBP NADP+脱氢酶脱氢酶 醛缩酶醛缩酶NADPH CO2 PGAla 异构酶异构酶 DHAP Ru5P 转酮酶转酮酶 E4P 转醛醇酶转醛醇酶 PGAl
9、a S7P 转酮醇酶转酮醇酶 核酮糖磷酸异构酶核酮糖磷酸异构酶 Xu5P R5P 核糖磷酸异构酶核糖磷酸异构酶 15第十五页，共五十一页。返回返回vPPP途径与途径与EMP-TCA途径的区别途径的区别 氧化还原酶不同氧化还原酶不同 在植物体内所占的比率不同在植物体内所占的比率不同vPPP途径的生理意义途径的生理意义(yy)NADPH的主要来源、提供能量、提供合的主要来源、提供能量、提供合成原料、联系呼吸和光合作用的环节、与成原料、联系呼吸和光合作用的环节、与抗病、衰老、脱落有关抗病、衰老、脱落有关16第十六页，共五十一页。（四）乙醛酸循环（四）乙醛酸循环(xnhun)（GAC）：）：乙醛酸体乙
10、醛酸体脂肪氧化分脂肪氧化分解解(fnji)途途径径17第十七页，共五十一页。（五）乙醇（五）乙醇(y chn)酸氧化途径酸氧化途径（光呼吸）（光呼吸）叶绿体、过氧化物体、线粒体叶绿体、过氧化物体、线粒体18第十八页，共五十一页。返回返回（六）（六）DCA（二羧酸循环（二羧酸循环(xnhun)）定位：定位：线粒体基质线粒体基质 最早发现于微生物中最早发现于微生物中19第十九页，共五十一页。返回返回（一）呼吸链的概念和组成（一）呼吸链的概念和组成v呼吸链呼吸链指植物代谢中间指植物代谢中间(zhngjin)产物的产物的电子和质子，沿着一系列排列有序的传递电子和质子，沿着一系列排列有序的传递体传递到分
11、子氧的总轨道。体传递到分子氧的总轨道。二二 呼吸呼吸(hx)链电子传递的多样链电子传递的多样性性20第二十页，共五十一页。返回返回v呼吸链的组成：呼吸链的组成：图图 氢传递体氢传递体（包括质子和电子）：（包括质子和电子）：NAD 或或 NADP、FMN、FAD 电子传递体：电子传递体：只传递电子，有细胞色素只传递电子，有细胞色素(s s)体系（体系（Cytb、Cytc1、Cytc、Cyta、Cyta3）和铁硫蛋白。和铁硫蛋白。（二）（二）高等植物的呼吸链高等植物的呼吸链21第二十一页，共五十一页。呼呼吸吸(hx)链链的的组组成成膜间空间膜间空间(kngjin)线粒体内膜线粒体内膜 H+NAD（
12、P）H NAD（P）+H+H+NAD（P）H脱氢酶脱氢酶 Cytc e-Fe-S e-e-Cytc1 Cyta.a3 e-复合体复合体 泛醌库泛醌库 Cytb565 复合体复合体 e-FMN NADH SHAM 复合体复合体 Fe-S 脱氢酶脱氢酶 e-Cytb560 复合体复合体 FAD，Fe-S 交替氧化酶交替氧化酶 NADH NAD+NADH NAD+琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 1/2O2 H2O 1/2O2 H2O 基质基质22第二十二页，共五十一页。23第二十三页，共五十一页。线粒体内膜上电子传递体及其酶复合体线粒体内膜上电子传递体及其酶复合体ATP合酶合酶24第二十四页，共五十
13、一页。25第二十五页，共五十一页。1电子传递主路电子传递主路 外源外源 NADH NADH脱氢酶脱氢酶丙酮酸丙酮酸 复合体复合体 复合体复合体 复合体复合体异柠檬酸异柠檬酸 ADP ATP ADP ATP ADP ATP苹果酸苹果酸 NADH FP1 FeSUQCytbCytcCytaCyta3O2 -酮戊二酸酮戊二酸 鱼藤酮鱼藤酮 Fe-S 抗霉素抗霉素A 氰化物氰化物 FAD 琥珀酸琥珀酸 P/O=3复合体复合体26第二十六页，共五十一页。2 电子传递支路（一）电子传递支路（一）ADP ATPNADH FP2 UQ Cyt b Cyt C Cyt a Cyt a 3 O2 特点特点(tdi
14、n)：不受鱼藤酮的抑制，不受鱼藤酮的抑制，P/O=2ADP ATP27第二十七页，共五十一页。3 电子传递支路电子传递支路(二二)ADP ATPNADH FP3 UQ Cyt b Cyt C ADP ATP Cyt a Cyt a3 O2特点特点(tdin)：不受鱼藤酮抑制，不受鱼藤酮抑制，P/O =228第二十八页，共五十一页。4 电子传递支路电子传递支路(三三)NADH FP4 Cyt b5 Cyt C ADP ATP Cyt a Cyt a3 O2特点：特点：不受鱼藤酮和抗霉素不受鱼藤酮和抗霉素A抑制抑制(yzh)，P/O=1 FP1、FP2：位于线粒体内膜内侧位于线粒体内膜内侧 FP3
15、：位于线粒体内膜外侧位于线粒体内膜外侧 FP4：位于线粒体外膜上位于线粒体外膜上29第二十九页，共五十一页。5 抗氰呼吸的电子传递支路抗氰呼吸的电子传递支路NADH FP 1 UQ x O2 X:交替氧化酶交替氧化酶 特点特点(tdin)：P/o =1 ,不受氰化物抑制不受氰化物抑制ADP ATP30第三十页，共五十一页。抗氰呼吸抗氰呼吸生理生理(shngl)意意义：义：利于授粉、促进果实成熟、代谢利于授粉、促进果实成熟、代谢协同调控、抗病、增加抗逆性、协同调控、抗病、增加抗逆性、能量能量(nngling)溢流溢流(光合过快碳水光合过快碳水化合物过剩，细胞色素系统被电化合物过剩，细胞色素系统被
16、电子饱和时发生，该途径速率提高子饱和时发生，该途径速率提高保证保证TCA继续进行，而不产生氧继续进行，而不产生氧化磷酸化，起能量化磷酸化，起能量(nngling)溢流溢流作用，大部分能量作用，大部分能量(nngling)以热以热能散出）能散出）.31第三十一页，共五十一页。v不同不同(b tn)电子传递途径的性质比较电子传递途径的性质比较途径 定位 NADH NADH 鱼藤酮 抗霉素 CN P/0 来源 脱氢酶 抑制 抑制 抑制主路 内膜 内源 FP1（FMN）敏感 敏感 敏感 3或2支一 内膜内侧 内源 FP2（FAD）不敏 敏感 敏感 2或2支二 内膜外侧 外源 FP3（FAD）不敏 敏感 敏感 2或2支三 外膜 外源 FP4（FAD）不敏 不敏 敏感 1抗氰 内膜 内源 FP1（FMN）敏感 不敏 不敏 1不同不同(b tn)呼吸链在线粒体膜上的分布呼吸链在线粒体膜上的分布图图32第三十二页，共五十一页。返回返回v末端氧化酶末端氧化酶 把底物的电子传递到分子氧并形成水把底物的电子传递到分子氧并形成水或过氧化氢的酶，或过氧化氢的酶，因该酶将电子传递给分子氧的作用因该酶将电子传递给分