第四章植物的呼吸作用优秀课件.ppt

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1、第四章植物的呼吸作用第1页，本讲稿共31页 第四章 植物的呼吸作用第一节 呼吸作用的概念和生理意义第二节 植物的呼吸代谢途径第三节 电子传递与氧化磷酸化第四节 呼吸过程中能量的贮存和利用第五节 呼吸作用的调节和控制第六节 影响呼吸作用的因素第七节 呼吸作用与农业生产第2页，本讲稿共31页第一节呼吸作用的概念和生理意义n一,呼吸作用的概念n有氧呼吸:n无氧呼吸:nC6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量nC6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量nC6H12O6 2CH3CHOHCOOH+能量n二,呼吸作用的生理意义n(一)提供大部分能量n(二)为其化合物合成提供原料第3页，本讲稿共

2、31页第二节植物的呼吸代谢途径n糖酵解 戊糖磷酸途径和三羧酸循环n地方:胞质溶胶和线粒体内 P101一,糖酵解 EMP PATHWAY已糖在无氧下分解丙酮酸的过程.已糖的磷酸化已糖磷酸化的裂解ATP和丙酮酸的生成葡萄糖+2NAD+2ADP+2Pi 2丙酮酸H+H2O第4页，本讲稿共31页(二)糖酵解的生理意义 P103发酵作用酒精发酵:丙酮酸脱羧酶CH3COCOOH CO2+CH3CHOCH3CHO+NADH+HCH3CH2OH+NAD+乳酸发酵：乳酸脱氢酶CH3COCOOH+NADH+CH3CHOCOOH+NAD第5页，本讲稿共31页三，三羧酸循环rebs环 线粒体中进行的,丙酮酸在有氧条件

3、下,通过一个二羧酸和三羧酸的循环的氧化分解,最后形成水和二氧化碳的过程.(一)丙酮酸的氧化脱羧CH3COCOOH+CoA-SH+NADCH3COSCoA+NADH+H+(二)三羧酸循环的化学历程P105柠檬酸的生成，氧化脱羧和草酰乙酸的再生丙酮酸脱氢酶复合体第6页，本讲稿共31页n一分子葡萄糖产生二分子丙酮酸nCH3COCOOH+8NAD+2FAD+2ADP+2Pi+4H2On 6CO2+2ATP+8NADH+8H+2FADH2n三羧酸循环的生理意义n，提供能量的主要来源n，是物质代谢的枢纽n戊糖磷酸途径（）（）n已糖磷酸途径（）n是指葡萄糖在胞质溶胶和质粒中直接被氧化，产生n和磷酸糖的过程第

4、7页，本讲稿共31页n包括氧化阶段和非氧化阶段n总反应：n6G6P+12NADP+7H2O 5G6P+6CO2+Pi+n12NADPH+12Hn戊糖磷酸的生理意义：n，产生大量的，还原力n，中间产物为许多重要的化合物提供原料n，与光合作用相联系n在细胞内去向，即向糖酵解还是途径进行取决于各种酶的大小和浓度的高低n另一个因素是细胞内的和的比值第8页，本讲稿共31页n暗呼吸和光呼吸的区别n第三节 电子传递与氧化磷酸化n生物氧化:n 有机物质在生物体细胞内进行氧化分解,生成二氧化碳,水和释放能量的过程.n呼吸链,电子传递链:n呼吸代谢中间产物的电子和质子,沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途

5、径,传递到分子氧的总过程(氢传递体和电子传递体)第9页，本讲稿共31页n氢传递体:传递质子和电子nNAD NADP FMN FADn电子传递体:只传递电子n细胞色素体系和铁硫蛋白(Fe-S)n电子传递链的组成P110n复合体：NADH脱氢酶（FMN和几个Fe-S）n复合体：琥珀酸脱氢酶（FAD和3个Fe-S）n复合体：细胞色素bc1复合物n复合体：细胞色素氧化酶（二个铜中心及Cyta和Cyta3），是一个末端氧化酶n复合体：ATP合酶（F0，F1）第10页，本讲稿共31页二，氧化磷酸化 在生物氧化中，电子经过线粒体的电子传递链传递到氧，伴随ATP合酶催化，使ADP和磷酸合成ATP的过程。机理：

6、化学渗透假说（P.Mitchell)NADH在传递电子时，也把基质中的质子释放到线粒体的膜间间隙中，这样使膜外侧的质子高于内侧的而形成跨膜质子梯度，和跨膜 电位梯度，这两种梯度建立起跨膜的电化学势梯度，间隙的质子通过并激活F0F1-ATP合酶，驱动ADP和PI结合成ATP磷/氧比（P/O）：指当一个原子氧被吸收时，有几个分子的PI变成有机磷（P）或有几个分子的ADP第11页，本讲稿共31页变成ATP例：丙酮酸 乙酰COA P/O 3 2.5琥珀酸 延胡索酸 P/O 2 1.5异柠檬酸 戊 酮二酸 P/O 3 2.5戊 酮二酸 琥珀酸 P/O 4 3.5三，末端氧化酶系统（一）细胞色素氧化酶由C

7、yta Cyta3组成，含有两个铁卟啉和两个铜原子，将Cyta3电子传给O2使其激活，与质子结合水4Cyta(Fe)O2+4H2O 2H2O+4Cyta(Fe)第12页，本讲稿共31页n（二）交替氧化酶含铁的酶nNADH FMN Fe S UQ Cytb,FeS,Cytc1CytcnCyta.a3 O2交替氧化抗氰的生理意义：，利于授粉，能量溢流，增强抗逆性第13页，本讲稿共31页（三）酚氧化酶单酚氧化酶(酪氨酸酶)含铜的酶多酚氧化酶(儿茶酚氧化酶)氧化底物AH2 NADP 酚 1/2O2 A NADPH2 醌 H2O酚酶在制茶工业中应用红茶;绿茶第14页，本讲稿共31页n抗坏血酸氧化酶n含铜

8、的氧化酶n抗坏血酸+1/2O2 去氧抗坏血酸+H2O AH2 NADP GSH 去H抗坏血酸 H2O A NADPH2 GSSG 抗坏血酸 1/2O第15页，本讲稿共31页乙醇酸氧化酶体系 黄素蛋白 C2H5OH NAD CH2OHCOOH O2 CH3CHO NADH2 CHOCOOH H2O2H2O+1/2O2过氧化氢酶第16页，本讲稿共31页n过氧化氢酶和过氧化物酶 n 含铁的酶 解除过氧化氢的毒害作用nH2O2 H2O+1/2O2nAH2+H2O2 2H2O+A n呼吸代谢电子传递过程P114n呼吸代谢的多样性过氧化氢酶过氧化物酶第17页，本讲稿共31页n第四节 呼吸过程中能量的贮存和

9、利用n一,贮存能量n贮存的形式:n氧化磷酸化,ATP 需O2 线粒体内膜中n底物水平磷酸化作用:在胞质溶胶和线粒体基质中n 已糖脱氢,高能磷酸基转到ADP,生成ATP第18页，本讲稿共31页n光合作用和呼吸作用的关系P116n1,光合作用所需的ADP和辅酶NADP+与呼吸作用所要的和NADP+是相同的，可共用n,光合作用的碳循环与呼吸的戊糖磷酸途径是正反反应的关系,中间产物是可交替使用的n3,光合释放的O2可供呼吸利用,而呼吸释放的CO2能为光合作用所同化.第19页，本讲稿共31页光合作用与呼吸作用的比较n光合作用 呼吸作用1以CO2,H2O为原料 1,以O2,有机物为原料2,产生有机物糖类和

10、O2 2,产生CO2,H2O3,叶绿素等捕获光能 3,化学能暂时贮存于ATP中或以热能消失 4,通过光合磷酸化把光能转 4,通过氧化磷酸化把有机物的化学能转化为ATP 形成ATP5,H2O的氢转移至NADP+，有机物的氢主要转移到NAD+，形成 形成H+NADH+6，糖合成主要利用ATP和 6，细胞活动是利用ATP和NADH+H+（或H+）作功7，仅含叶绿素的细胞进行光 7，活的细胞都能进行呼吸作用合作用 8，只有光照下才发生 8，光照和黑暗下都能发生 第20页，本讲稿共31页n9，发生于真核细胞植物的叶绿 9糖酵解和戊糖磷酸途径发生于细胞质n体中 中，三羧酸循环和生物氧化则发生 n 于线粒体

11、中第21页，本讲稿共31页第五节呼吸作用的调节和控制n一，巴斯德效应和糖酵解的调节n氧抑制酒精的发酵的现象n1在有氧条件下，发酵作用会停止？n2在有氧条件下，糖酵解的速度会减慢？n调节酶是磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶 nNAD，NADH的量的变化n磷酸果糖激酶：镁离子，PI促进；ATP和柠檬酸的抑制n丙酮酸激酶：ADP，镁离子，钾离子促进；受ATP，钙离子，柠檬酸抑制第22页，本讲稿共31页戊糖磷酸途径和三羧酸环的调节P118n戊糖磷酸途径：n葡萄糖6磷酸脱氢酶，NADPH的浓度nNADPH和核糖-5-磷酸 三羧酸环P118ATP ADP 乙酰辅酶A NAD+/NAD+NADH的比值 能荷的调节

12、ATP+1/2ADP 能荷%=100ATP+ADP+AMP第23页，本讲稿共31页n能荷是指全部腺苷酸中有多少是相当于ATPn 第六节 影响呼吸作用的因素n一呼吸速率和呼吸商n 呼吸速率:可用植物的单位鲜重,干重或原生质(以含N量)表示,在一定时间内所放出的CO2体积,或吸收氧的体积来表示.n呼吸速率=微升O2CO2/克鲜重(或干重)/小时n呼吸速率=微升O2/细胞(毫克N)/小时n或者用单位时间内植物组织或鲜重的损失数量来表示n =毫克(干重)/克鲜重(干重)/天n方法:n瓦氏呼吸计n气流法装置n氧电极法和红外线CO2分析法 n小蓝子法 第24页，本讲稿共31页n呼吸商:(主要是表示呼吸底物

13、的性质和氧气供应状态的一种指标.)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率RQn葡萄糖n C6H12O6+6O2=6CO2+6H2On RQ=6摩尔CO2/6摩尔O2=1.0n苹果酸 C4H6O5+3O2=4CO2+3H2O RQ=4/3=1.33脂肪酸的完全氧化,RQ1.0第25页，本讲稿共31页n二,内部因素对呼吸速率的影响n不同植物n同一植物不同的器官n同一器官的不同组织n同一器 官在不同的生长过程中n三,外界条件对呼吸速率的影响n(一)温度n酶促反应 0 2535 3545第26页，本讲稿共31页n(二)氧n大气中的O2体积21%n氧饱和点 与温度的关系QCO2QO2

14、51015200.51.0气体交换-氧分压苹果在不同氧分压下的QCO2的QO2体积的变化第27页，本讲稿共31页n(三)CO2n抑制作用n有些有促进作用n应用:果实,种子,蔬菜贮藏n(四)水分n水多,干旱:呼吸增加n粮食的贮藏n(五)机械损伤n伤呼吸 包装运输第28页，本讲稿共31页第七节呼吸作用与农业生产n一,呼吸作用与作物栽培n二呼吸作用与粮食贮藏n三呼吸作用与果蔬贮藏第29页，本讲稿共31页作业n名词解释n呼吸作用 有氧呼吸 糖酵解 三羧酸循环 生物氧化 氧化磷酸化 巴斯德效应 呼吸速率 抗氰呼吸 P/O比 呼吸链 化学渗透假说 底物水平磷酸化 第30页，本讲稿共31页n问答题n1,试述呼吸作用的生理意义n2,呼吸作用与光合作用有何联系n3,试述线粒体内膜上电子传递链的组成n4,三羧酸循环的要点和生理意义 是什么n5,试述氧化磷酸化作用的机理n6,为什么呼吸作用既是一个放能的过程又是一个贮能的过程第31页，本讲稿共31页