植物的呼吸作用课件.ppt

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1、关于植物的呼吸作用第1页，此课件共42页哦4-1.4-1.呼吸作用的概念和生理意义呼吸作用的概念和生理意义 4-2.4-2.呼吸代谢的生化途径呼吸代谢的生化途径4-3.4-3.电子传递与氧化磷酸化电子传递与氧化磷酸化4-4.4-4.呼吸作用的指标及影响因素呼吸作用的指标及影响因素 4-5.4-5.呼吸作用与农业生产呼吸作用与农业生产 第2页，此课件共42页哦4-1.4-1.呼吸作用的概念和意义呼吸作用的概念和意义 一一.概念概念 是指生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步是指生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。氧化分解并释放能量的过程。1.有氧呼吸有氧呼吸 是指生活

2、细胞利用是指生活细胞利用O2，将某些有机物质彻底氧化分解，将某些有机物质彻底氧化分解，形成形成CO2和和H2O，同时释放能量的过程。，同时释放能量的过程。第3页，此课件共42页哦2.无氧呼吸无氧呼吸 是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。程。第4页，此课件共42页哦二二.生理意义生理意义 1.1.为植物生命活动提供能量为植物生命活动提供能量 2.2.中间产物是合成重要有机物质的原料中间产物是合成重要有机物质的原料 3.3.提供还原力提供还原力4.4.在植物抗病免疫方面有

3、重要作用在植物抗病免疫方面有重要作用第5页，此课件共42页哦第6页，此课件共42页哦第7页，此课件共42页哦4-2.4-2.呼吸代呼吸代谢的生谢的生化途径化途径图图 4-3 植物体植物体内主要内主要呼吸代呼吸代谢途径谢途径相互关相互关系示意系示意图图 第8页，此课件共42页哦淀粉、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三羧酸循环三羧酸循环CO2+H2O磷酸戊糖磷酸戊糖PPPPPP途径途径中间代谢产物是合成糖类、脂类、蛋白质和维中间代谢产物是合成糖类、脂类、蛋白质和维生素及各种次生物质的原料生素及各种次生物质的原料正常情况下正常情况下PPP途径占呼吸途径占呼吸3

4、%30%，处于逆境时，处于逆境时，PPP上升，油料作物结上升，油料作物结实期实期PPP上升上升糖糖酵酵解解脂脂肪肪 氧化氧化有有氧氧无无氧氧乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶脱羧酶脱羧酶乳酸（淹酸菜、泡菜、青贮饲料）乳酸（淹酸菜、泡菜、青贮饲料）乙乙醛醛乙醇乙醇洒精发酵洒精发酵有氧有氧乙酸（醋）乙酸（醋）乙醛酸循环乙醛酸循环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环乙醇酸循环第9页，此课件共42页哦 第10页，此课件共42页哦（三）三羧酸循环的特点和生理意义（三）三羧酸循环的特点和生理意义 1.TCATCA循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能量的有效途

5、径。量的有效途径。2.2.TCATCA循环既是糖、脂肪和氨基酸等彻底分解的循环既是糖、脂肪和氨基酸等彻底分解的共同途径，其中间产物又是合成糖、脂肪和氨基共同途径，其中间产物又是合成糖、脂肪和氨基酸等的原料。酸等的原料。3.3.在在每每次次循循环环中中消消耗耗2 2分分子子H H2 2O O。一一分分子子用用于于柠柠檬檬酸酸的的合合成成，另另一一分分子子用用于于延延胡胡索索酸酸加加水水生生成成苹苹果果酸酸。水水的的加加入入相相当当于于向向中中间间产产物物注注入入了了氧氧原原子，促进了还原性碳原子的氧化。子，促进了还原性碳原子的氧化。第11页，此课件共42页哦 4.TCA 4.TCA循环中并没有分

6、子氧的直接参与，但该循环循环中并没有分子氧的直接参与，但该循环必须在有氧条件下才能进行，因为只有氧的存在，才必须在有氧条件下才能进行，因为只有氧的存在，才能使能使NADNAD+和和FADFAD在线粒体中再生，否则在线粒体中再生，否则TCATCA循环就会循环就会受阻。受阻。第12页，此课件共42页哦 有机物在生有机物在生物活细胞中所进物活细胞中所进行的一系列传递行的一系列传递氢和电子的氧化氢和电子的氧化还原过程，称为还原过程，称为生物氧化生物氧化(biological oxidation)。4-3.4-3.电子传递与氧化磷酸化电子传递与氧化磷酸化 第13页，此课件共42页哦一、呼吸链的概念和组成

7、一、呼吸链的概念和组成所谓所谓呼吸链呼吸链(respiratory chain)即呼吸电子传递链即呼吸电子传递链(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。是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递总轨道。氢传递体氢传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有NAD、FMN、FAD、CoQ等。它等。它们既传递电子，也传递质子；电子传递体包括细胞色素系统和某些黄素蛋们既传递电子，也传递质子；电子传递体包括细胞色素系统和某些黄素蛋白、铁硫蛋白。呼吸链传递体传递电子的顺序是：代谢物白、铁硫蛋白。呼吸链传递体传递电子的顺

8、序是：代谢物NAD+FADCoQ细胞色素系统细胞色素系统O2。第14页，此课件共42页哦NADHFMN FeSCoQCytb FeS Cytc1CytcCytaa3O2FeSFADH细胞色素氧化细胞色素氧化酶酶P/O=3P/O=3第15页，此课件共42页哦二、氧化磷酸化二、氧化磷酸化（一）磷酸化的概念及类型（一）磷酸化的概念及类型生物氧化过程中释放的自由能，促使生物氧化过程中释放的自由能，促使ADP形成形成ATP的的方式。一般有两种，即底物水平的磷酸化和氧化磷酸化。方式。一般有两种，即底物水平的磷酸化和氧化磷酸化。1.1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosp

9、horylation)指底物指底物脱氢脱氢(或脱水）或脱水）,其分子内部所含的能量重新分布，即可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生成某些高能中间代谢物，再通过酶促磷酸基团转移反应直接偶联应直接偶联ATPATP的生成。的生成。第16页，此课件共42页哦在高等植物中以这种形式形成的在高等植物中以这种形式形成的ATPATP只占一小部只占一小部分，糖酵解过程中有两个步骤发生底物水平磷分，糖酵解过程中有两个步骤发生底物水平磷酸化：酸化：(1)(1)甘油醛甘油醛-3-3-磷酸被氧化脱氢，生成一个高能硫酯磷酸被氧化脱氢，生成一个高能硫酯键，再转化为高能磷酸键

10、，其磷酸基团再转移到键，再转化为高能磷酸键，其磷酸基团再转移到ADPADP上，形成上，形成ATPATP。(2)2-(2)2-磷酸甘油酸通过烯醇酶的作用，脱水生成磷酸甘油酸通过烯醇酶的作用，脱水生成高能中间化合物高能中间化合物(PEP)(PEP)，经激酶催化转移磷酸基团，经激酶催化转移磷酸基团到到ADPADP上，生成上，生成ATPATP。在在TCATCA循环中，由琥珀酰循环中，由琥珀酰CoACoA形成琥珀酸时通过底物形成琥珀酸时通过底物水平磷酸化生成水平磷酸化生成ATPATP。第17页，此课件共42页哦2.氧化磷酸化氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)是指电子是指电子

11、从从NADH或或FADH2经电子传递链传递给分子氧生成经电子传递链传递给分子氧生成水水,并偶联并偶联ADP和和Pi生成生成ATP的过程。它是需氧生物合的过程。它是需氧生物合成成ATP的主要途径。电子沿呼吸链由低电位流向高的主要途径。电子沿呼吸链由低电位流向高电位是个逐步释放能量的过程。电位是个逐步释放能量的过程。第18页，此课件共42页哦末端氧化酶末端氧化酶：能将底物所脱下的氢中的电能将底物所脱下的氢中的电子最后传给子最后传给O2，并形成，并形成H2O或或H2O2的酶类。的酶类。交替氧化酶：交替氧化酶：线粒体中还存在一种对氢化物线粒体中还存在一种对氢化物不敏感的氧化酶，可将电子传递给不敏感的氧

12、化酶，可将电子传递给O2，称为，称为交替氧化酶，又称抗氢氧化酶。交替氧化酶，又称抗氢氧化酶。细胞色素氧化酶和交替氧化酶都属于细胞色素氧化酶和交替氧化酶都属于线粒内末端氧化酶。线粒内末端氧化酶。其它都属于线粒外末端氧化酶。其它都属于线粒外末端氧化酶。三、末端氧化酶类三、末端氧化酶类第19页，此课件共42页哦末端氧化酶的多样性末端氧化酶的多样性第20页，此课件共42页哦四、光合作用与呼吸作用的关系四、光合作用与呼吸作用的关系1.ADP和和NADP+在光合和呼吸中可共用。在光合和呼吸中可共用。2.光合光合C3途径与呼吸途径与呼吸PPP途径基本上正反反途径基本上正反反应，中间产物可交替使用。应，中间产

13、物可交替使用。3.光合释放光合释放O2 呼吸，呼吸，呼吸释放呼吸释放CO2 光合光合 第21页，此课件共42页哦 第22页，此课件共42页哦光合作用与呼吸作用的区别光合作用与呼吸作用的区别第23页，此课件共42页哦4-4 4-4 呼吸作用的指标及其影响因素呼吸作用的指标及其影响因素一一.呼吸作用的指标呼吸作用的指标二二.呼吸商的影响因素呼吸商的影响因素三三.呼吸速率的影响因素呼吸速率的影响因素第24页，此课件共42页哦1.呼吸速率呼吸速率(respiratory rate)molg-lh-1，molm-2s-1，lg-lh-1等等 2.呼吸商呼吸商(respiratory quotient，R

14、Q)又称呼吸系数，是指植物组织在一定时间内，又称呼吸系数，是指植物组织在一定时间内，释放释放CO2与吸收与吸收O2的数量的数量(体积或物质的量体积或物质的量)比比值。值。RQ=释放的释放的CO2量量/吸收的吸收的O2量量 一一.呼吸作用的指标呼吸作用的指标概念概念第25页，此课件共42页哦呼吸底物不同，呼吸底物不同，RQRQ不同。不同。葡萄糖葡萄糖:R.Q=1.0 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O R.Q=6/6=1.0 脂肪、蛋白质脂肪、蛋白质:RQ1，（棕榈酸）（棕榈酸）C16H32O2+23O2 16CO2+16H2O R.Q=16/23=0.70 有机酸有机酸:RQ1,（苹果

15、酸）（苹果酸）C4H6O5+3O2 4CO2+3H2O R.Q=4/3=1.33 二二.呼吸商的影响因素呼吸商的影响因素第26页，此课件共42页哦不同植物不同不同植物不同 三三.呼吸速率的影响因素呼吸速率的影响因素 1.1.内部因素的影响内部因素的影响第27页，此课件共42页哦不同器官或组织不同不同器官或组织不同 生殖器官营养器官生殖器官营养器官 生长旺盛、幼嫩器官生长缓慢、生长旺盛、幼嫩器官生长缓慢、年老器官年老器官 种子内，胚胚乳种子内，胚胚乳第28页，此课件共42页哦最适温度最适温度:2535 呼吸最适温度光合最适温度呼吸最适温度光合最适温度最低温度：最低温度：0左右左右 (冬小麦冬小麦

16、:0-7，松树针叶，松树针叶:-25)最高温度：最高温度：3545 在在035，温度系数，温度系数(Q10)为为2.02.5 2.2.外界条件的影响外界条件的影响 （1 1）温度）温度 第29页，此课件共42页哦预先将豌豆幼预先将豌豆幼苗放在苗放在25下，下，培养培养4天，其天，其相对呼吸速率相对呼吸速率为为10，在放到，在放到不同温度下培不同温度下培养养3h,测定相对测定相对速率的变化速率的变化 第30页，此课件共42页哦氧氧浓浓度度过过低低,无无氧氧呼呼吸吸增增强强，产产生生酒酒精精中中毒毒，消耗体内养料过多。消耗体内养料过多。（2 2）氧气）氧气呼吸开始呼吸开始下降下降201020有氧呼

17、吸有氧呼吸10无氧呼吸出现并逐无氧呼吸出现并逐步增强，有氧呼吸步增强，有氧呼吸迅速下降。迅速下降。把无氧呼吸停止进行的最低氧含量称为把无氧呼吸停止进行的最低氧含量称为无氧无氧呼吸的消失点。呼吸的消失点。氧浓度氧浓度过高过高，对植物有毒害，对植物有毒害第31页，此课件共42页哦（3 3）COCO2 2CO2浓度增高浓度增高,呼吸受抑呼吸受抑,5时，明显抑制时，明显抑制,土壤积累土壤积累CO2可达可达410，第32页，此课件共42页哦（4 4）水分）水分 干干燥燥种种子子，呼呼吸吸很很微微弱弱；吸吸水水后后迅迅速速增增加加，种种子子含含水水量量是是制制约约种种子子呼呼吸吸强弱的重要因素。强弱的重要

18、因素。整整体体植植物物的的呼呼吸吸速速率率，随随着着植植物物组组织织含含水量的增加而升高水量的增加而升高呼吸底物的含量呼吸底物的含量机械损伤机械损伤第33页，此课件共42页哦4-5.4-5.呼吸作用与农业生产呼吸作用与农业生产一一.呼吸作用与作物栽培呼吸作用与作物栽培 二二.种子的安全贮藏与呼吸作用种子的安全贮藏与呼吸作用 三三.果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏 第34页，此课件共42页哦一一.呼吸作用与作物栽培呼吸作用与作物栽培 播前浸种播前浸种，通过控制温度与通气提高种子，通过控制温度与通气提高种子的呼吸，以便促进种子萌发。的呼吸，以便促进种子萌发。田间田间

19、中耕松土中耕松土和和低洼地块开沟排水低洼地块开沟排水等均能等均能增加土壤透气性，有效地抑制无氧呼吸。增加土壤透气性，有效地抑制无氧呼吸。在人工气候室栽培作物，在人工气候室栽培作物，降低夜温降低夜温以减少以减少呼吸消耗，有利于干物质积累。呼吸消耗，有利于干物质积累。第35页，此课件共42页哦二二.种子的安全贮藏与呼吸作用种子的安全贮藏与呼吸作用 油料种子油料种子:68淀粉种子淀粉种子:1012呼吸极微弱，可以呼吸极微弱，可以安全贮藏，称为安安全贮藏，称为安全含水量。全含水量。呼吸作用显著增强呼吸作用显著增强9101315第36页，此课件共42页哦第37页，此课件共42页哦粮食贮藏粮食贮藏:控制进

20、仓种子的含水量，不得超过控制进仓种子的含水量，不得超过 安全含水量安全含水量 注意库房的通风注意库房的通风，增高，增高CO2含量含量,降低降低O2含量含量 充充N 贮藏贮藏 第38页，此课件共42页哦三三.果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏 1.果实果实 呼吸跃变呼吸跃变(respiratory climacteric):当果实成熟当果实成熟到一定时期，其呼吸速率突然增高，最后又突然到一定时期，其呼吸速率突然增高，最后又突然下降，这种现象称为呼吸跃变。下降，这种现象称为呼吸跃变。跃变型跃变型(苹果、梨、香蕉、番茄等苹果、梨、香蕉、番茄等)非跃变型（柑橘、柠檬、菠萝等）非跃变型（柑橘、柠檬、菠萝等）两类两类概念概念第39页，此课件共42页哦第40页，此课件共42页哦 温度温度苹果贮藏于苹果贮藏于22.5时，出现早而显著，时，出现早而显著，10下不十分显著，也出现稍迟，下不十分显著，也出现稍迟，2.5下几乎看不出来。下几乎看不出来。乙烯乙烯 阀值：阀值：0.1g/L，促进成熟，促进成熟贮贮藏藏、运运输中措施：输中措施：降低温度，香蕉的最适温度是降低温度，香蕉的最适温度是1114，苹果是，苹果是4。增加增加CO2和和N2的浓度，降低的浓度，降低O2浓度浓度(3-6%)第41页，此课件共42页哦感谢大家观看第42页，此课件共42页哦