植物的呼吸作用最新课件

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1、四戊糖磷酸途径（PPP、HMP途途径径）1）反应场所：细胞质2）总反应：G6P2NADPH2ORu5PCO22NADPH2H 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。磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NADP+NADPH+H+H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 脱氢酶脱氢酶内酯酶内酯酶6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸糖酸 脱氢酶脱氢酶磷酸戊糖途径的两个阶段磷酸戊糖途径的两个阶段发生部位：细胞溶胶中发生部位：细胞溶

2、胶中磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-磷酸核酮糖异构化）磷酸核酮糖异构化）差向异构酶差向异构酶异构酶异构酶5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖5-磷酸核糖磷酸核糖5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖磷酸戊糖途径的磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二非氧化阶段之二（基团转移）（基团转移）+4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+5-磷酸核糖磷酸核糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮酶转酮酶转醛酶转醛酶6-磷酸果糖磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖H5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖基团转移（续前）基团转移（续前）+4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛6-磷酸果糖磷酸果糖转酮酶转酮酶5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖

3、H2O Pi1,6-二二 磷酸果糖磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛6-磷酸果糖磷酸果糖醛缩酶醛缩酶二磷酸果糖酯酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）磷酸甘油醛异构、缩合与水解）异异构构酶酶3）生理意义：A.产生大量NADPH为体内反应提供还原力。B.为其它物质代谢提供原料。Ru5P可合成核酸。C.重组阶段的酶和产物与光合C3途径相同，可相互交流。D.产生绿原酸、咖啡酸等抗病物质，可增强抗病性。R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+NAD+和和NADP+的结构的结构氢传递体作为脱氢酶的辅助因子氢传递体作为脱氢酶的辅助因子第

4、三节、电子传递与氧化磷酸化电子传递链：又称为呼吸链，是传递呼吸代谢中电子和质子的一系列传递体系。p114一、呼吸链一、呼吸链NAD+（NADP+）和）和NADH（NADPH）相互转变）相互转变氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。FMN结结构构中中含含核核黄黄素素，发发挥挥功功能能的的部部位位是是异异咯咯嗪嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN。铁铁硫硫蛋蛋白白中中辅辅基基铁铁硫硫簇簇(Fe-S)含含有有等等量量铁铁原原子子和和硫硫原原子子，其其中中铁铁原原子子可可进进行行Fe2+Fe3+e 反应传递电子。

5、反应传递电子。表示无机硫表示无机硫 电子传递体：细胞色素体系和铁硫蛋白（电子传递体：细胞色素体系和铁硫蛋白（Fe-S）呼吸链的组成呼吸链，是传递呼吸代谢中电子和质子的一系列传递体系。四种具有传递电子功能的酶复合体四种具有传递电子功能的酶复合体(complex)*泛醌泛醌 和和 Cyt c 均不包含在上述四种复合体中。均不包含在上述四种复合体中。脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶交替氧化酶复合体:NADH脱氢酶u 功能功能:将电子从将电子从NADH传递给泛醌传递给泛醌(ubiquinone)复合体复合体NADH CoQ FMN;Fe-SN-1a,b;Fe-SN-4;Fe-SN-3;Fe-SN-2 NADH

6、+H+NAD+FMN FMNH2还原型还原型Fe-S 氧化型氧化型Fe-S QQH2复合体复合体的功能的功能 复合体:琥珀酸脱氢酶u 功能功能:将电子从琥珀酸传递给泛醌将电子从琥珀酸传递给泛醌 复合体复合体琥珀酸琥珀酸 CoQFe-S1;b560;FAD;Fe-S2;Fe-S3 复合体复合体:泛醌泛醌-细胞色素细胞色素c还原酶还原酶 Coenzyme QCytochrome c Reductaseu组成：组成：cyt.b;Fe-S;cyt.ccyt.b;Fe-S;cyt.c1 1 u功能：将电子从泛醌传递给细胞色素功能：将电子从泛醌传递给细胞色素c 复合体复合体QH2 Cyt c b562;b

7、566;Fe-S;c1QH2+2Cyt.c(Fe3+)Q+2Cyt.c(Fe2+)+2H+2H+复合体复合体:细胞色素细胞色素c氧化酶氧化酶Cytochrome c Oxidaseu组成组成：Cyt.aa3;Cu u功能功能：将电子从细胞色素：将电子从细胞色素c传递给氧传递给氧 复合体复合体还原型还原型Cyt c O2CuAaa3CuB 其中其中Cyt a3 和和CuB形成的活性部位将电子交给形成的活性部位将电子交给O2。4 Cyt c(Fe 2+)+4 H+O2 4 Cyt c(Fe3+)+2 H2O电子传递链电子传递链NADH氧化呼吸链氧化呼吸链NADH 复合体复合体Q 复合体复合体Cyt

8、 c 复合体复合体O2琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链 琥珀酸琥珀酸 复合体复合体 Q 复合体复合体Cyt c 复合体复合体O2 二、氧化磷酸化*定义定义氧化磷酸化氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)是指在呼吸链电子传递到氧，伴随是指在呼吸链电子传递到氧，伴随ATP合成合成酶催化，使酶催化，使ADP和磷酸合成和磷酸合成ATP的过程。又的过程。又称为偶联磷酸化。称为偶联磷酸化。底底 物物 水水 平平 磷磷 酸酸 化化 (substrate level phosphorylation)是是底底物物分分子子内内部部能能量量重重新新分分布布，生生成成高高能能键键，使使ADP

9、磷磷酸酸化化生生成成ATP的的过程。过程。ATPATP ATP 氧化磷酸化偶联部位氧化磷酸化偶联部位电电子子传递链传递链自由能自由能变变化化 （二）氧化磷酸化的偶联机理1.化学渗透假说化学渗透假说(chemiosmotic hypothesis)电电子子经经呼呼吸吸链链传传递递时时，可可将将质质子子（H+）从从线线粒粒体体内内膜膜的的基基质质侧侧泵泵到到内内膜膜胞胞浆浆侧侧，产产生生膜膜内内外外质质子子电电化化学学梯梯度度储储存存能能量量。当当质质子子顺顺浓浓度度梯梯度度回回流流时时驱驱动动ADP与与Pi生成生成ATP。线粒体基质线粒体基质 线粒体膜线粒体膜 H+O2 H2O H+e-ADP+

10、Pi ATP+-F0 F1 Cyt c Q NADH+H+NAD+延胡索酸延胡索酸 琥珀酸琥珀酸 H+1/2O2+2H+H2O ADP+Pi ATP H+H+H+胞液侧胞液侧 基质侧基质侧+-化学渗透假说详细示意图化学渗透假说详细示意图电子传递链P/O比：是指氧化磷酸化中每消耗1mol氧时所消耗的无机磷酸摩尔数之比。是代表线粒体氧化磷酸化活力的重要指标。主路P/O=3支路P/O=2支路 P/O=1交替途径P/O=1解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）F F0 0 F F1 1 Cyt cQ胞液侧胞液侧 基质侧基质侧 解偶联解偶联 蛋白蛋白热能热能 H

11、 H+H H+ADP+Pi ATP 鱼藤酮鱼藤酮粉蝶霉素粉蝶霉素A A异戊巴比妥异戊巴比妥 抗霉素抗霉素A A二巯基丙醇二巯基丙醇 CO、CN-、N3-及及H2S 各种呼吸链抑制剂的阻断位点各种呼吸链抑制剂的阻断位点 1 线粒体内膜:细胞色素氧化酶和交替氧化酶;2 细胞质：酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶 3 过氧化体:乙醇酸氧化酶。三、末端氧化酶多样性处于生物氧化一系列反应的最末端，把电子传递给O2的酶细胞色素氧化酶亲合力最高高抗氰呼吸（交替途径）特点：P/O1，能量以热能散失，又称为放热呼吸。在高等植物中抗氰呼吸是广泛存在的,例如天南星科、睡莲科和白星海芋科的花器官与花粉，玉米、水稻、豌豆、绿豆和

12、棉花的种子、马铃薯的块茎、甘薯的块根和胡萝卜的根等。抗氰呼吸的生理意义：A.放热增温，促进植物开花、种子萌发 B.增加乙烯生成，促进果实成熟，促进衰老C.增强抗逆性在氰化物存在下，某些植物呼吸不受抑制，这种呼吸途径称为抗氰呼吸。天南星科天南星科玉簪马蹄莲白鹤芋花烛花烛南蛇棒海芋四酚氧化酶植物组织受伤后呼吸作用增强，这部分呼吸作用称为“伤呼吸伤呼吸”酚醌绿茶和红茶为什么颜色不同?绿茶绿茶：鲜叶经杀青揉捻干燥杀青揉捻干燥3 个工序红茶红茶：鲜叶经萎淍揉捻发酵干燥萎淍揉捻发酵干燥4 个工序酚氧化酶液泡细胞质呼吸作用的末端氧化酶系统呼吸作用的末端氧化酶系统呼吸作用的末端氧化酶系统呼吸作用的末端氧化酶系

13、统呼吸作用和光合作用的比较呼吸作用和光合作用的比较光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用条件条件在光下进行在光下进行有光无光均进行有光无光均进行场所场所叶绿体叶绿体细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体物质物质变化变化二氧化碳和水二氧化碳和水合成葡萄糖，合成葡萄糖，并释放氧气等并释放氧气等分解葡萄糖等分解葡萄糖等有机物，产生有机物，产生二氧化碳和水等二氧化碳和水等能量能量变化变化光能转变为葡光能转变为葡萄糖等有机物萄糖等有机物中稳定的化学能中稳定的化学能葡萄糖等有机物葡萄糖等有机物中稳定的化学能中稳定的化学能转化为热能和转化为热能和ATPATP第六节影响呼吸作用的因素一、呼吸作用生理指标呼吸作用生理指

14、标判断呼吸作用强度和性质的指标主要有呼吸速率和呼吸商1呼吸速率：单位时间单位重量的植物所放出的CO2的量或吸收的O2的量。C C6 6H H1212O O6 6 +6O6O2 2 酶 6CO6CO2 2 +6H+6H2 2O O干物质消耗量 O2吸收量 CO2释放量 氧电极法 红外线CO2气体分析仪2呼吸商RQRQ=放出的放出的COCO2 2量量 /吸收的吸收的O O2 2量量呼吸底物种类不同，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、以脂肪或蛋白质为呼吸底物，氧化过程中脱下的氢相对较多(H/O比大)

15、，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植物组织在一定时间内，放出二氧化碳的量与吸收氧气的量的比值叫做呼吸商，又称呼吸系数（RQ）。二、内部因素对呼吸速率的影响细菌、真菌高等植物喜温植物耐寒植物草本植物木本植物一般而言，凡是生长快的生长慢的 1不同物种呼吸速率不同2不同器官呼吸速率不同生殖器官营养器官，雌蕊雄蕊花瓣花萼，茎顶端茎基部，种

16、子胚胚乳，多年生植物春季冬季，受伤感病的正常健康的1温度三、外界条件对呼吸速率的影响三基点三基点三基点三基点定义定义特性特性最低温度能进行呼吸的温度低限，一般植物为0 左右 低于光合和生长最低温度，在此温度时植物不生长，但生命仍维持，呼吸作用的最低温度也是生命的最低温度。最适温度保持稳态的最高呼吸速率的温度，一般植物为2535高于光合和生长最适温度，处于此温度，净光合积累由于呼吸消耗而减少，对生长不利。最高温度能进行呼吸的温度高限，一般植物为3545短时间内可使呼吸速率较最适温度高，但时间稍长后，呼吸速率就会急剧下降，这是因为高温加速了酶的钝化或失活。不同的植物三基点不同：热带植物温带寒带植物

17、2O2无氧呼吸消失点:无氧呼吸停止进行的最低氧含量(10%左右)。氧饱和点:在氧浓度较低的情况下，有氧呼吸随氧浓度的增大而增强，但增至一定程度时，有氧呼吸就不再增强时的氧浓度。过高：活性氧代谢形成自由基，损伤细胞。过低:(1)无氧呼吸产生酒精(2)能量不足，有机物过度消耗(3)缺少代谢重要的中间产物，如:乙酰CoA3CO2二氧化碳是呼吸作用的最终产物，当外界环境中二氧化碳浓度增高时，脱羧反应减慢，呼吸作用受到抑制。4H2O种子：干燥种子的呼吸作用很微弱。吸水后，呼吸速率迅速增加。整体植物：接近萎蔫时，呼吸速率有所增加，如萎蔫时间较长，呼吸速率下降。第七节呼吸作用与农业生产一、呼吸作用与作物栽培

18、例如水稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻堆，目的是控制温度和通气，保证呼吸的顺利进行。在秧苗期湿润管理，寒潮来临时灌水护秧，寒潮过后，适时排水，是为了根系得到充足的氧气。二、呼吸与粮食贮藏1、控制水分：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，呼吸放出热量和水分，会提高粮堆温度和湿度，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。2、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。3、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

19、吸，安全贮藏的目的。三、呼吸作用与果蔬贮藏1 1、呼吸跃变现象、呼吸跃变现象：当果实成熟到一定时期，其呼吸速率突然增高，然后又迅速下降的现象称之为呼吸跃变现象。2 2、类型、类型：按成熟过程中是否出现呼吸跃变将果实分两类:呼吸跃变型，如苹果、梨、香蕉、番茄、猕猴桃、杏等；非呼吸跃变型，如柑橘、葡萄、菠萝、樱桃、草莓、绿色蔬菜等。3、贮藏方法：1 1）降低温度）降低温度 根据贮藏物选择适宜的温度，大多数果实45，喜温果蔬12 左右，香蕉11142 2）气调贮藏）气调贮藏 适当增加C02浓度，降低氧浓度，排除乙烯，充以氮气。3、贮藏方法乙烯吸附剂一般由沸石、铝、过氧化钙、高锰酸钾等自体保藏法：由于

20、果蔬本身不断呼吸，放出CO2，在密闭环境里，CO2逐渐增多，抑制了呼吸的进行。“隔夜愁变成百日鲜”。气调库：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。NAD+和和NADP+的结构的结构R=H:NAD+;R=H2PO3:NADP+NAD+（NADP+）和）和NADH（NADPH）相互转变）相互转变氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。FMN结结构构中中

21、含含核核黄黄素素，发发挥挥功功能能的的部部位位是是异异咯咯嗪嗪环环，氧氧化化还还原原反反应应时时不不稳稳定定中中间间产产物物是是FMN。铁铁硫硫蛋蛋白白中中辅辅基基铁铁硫硫簇簇(Fe-S)含含有有等等量量铁铁原原子子和和硫硫原原子子，其其中中铁铁原原子子可可进进行行Fe2+Fe3+e 反应传递电子。反应传递电子。表示无机硫表示无机硫 铁硫蛋白铁硫蛋白 S SS S无机硫无机硫半胱氨酸硫半胱氨酸硫泛醌（辅酶泛醌（辅酶Q,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人形成较长的疏水侧链（人CoQ10），氧化还原反应），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。时可生成中间产物半醌型泛醌。细 胞 色 素细胞色素是一类以铁铁卟啉为辅基的催化电细胞色素是一类以铁铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。2.ATP合酶合酶由由亲亲水水部部分分 F1（33亚亚基基）和和疏疏水水部部分分 F0（a1b2c912亚基）组成。亚基）组成。ATP合酶结构模式图合酶结构模式图当当H+顺顺浓浓度度递递度度经经F0中中a亚亚基基和和c亚亚基基之之间间回回流流时时，亚亚基基发发生生旋旋转转，3个个亚亚基基的的构构象象发发生生改变。改变。ATP合酶的工作机制合酶的工作机制