第八章植物的呼吸代谢及能量转换PPT讲稿.ppt

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1、第八章植物的呼吸代谢及能量转换第1页，共75页，编辑于2022年，星期三要求：掌握呼吸作用的概念和生理意义，植物呼吸代谢途径的特点及调控，植物呼吸作用和农业生产的关系。重点：植物呼吸代谢的多样性，呼吸作用在农业生产中的应用。第2页，共75页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 呼吸作用的概念呼吸作用的概念第二节第二节 植物呼吸代谢途径植物呼吸代谢途径第三节第三节 呼吸代谢的调控呼吸代谢的调控 第四节第四节 影响植物呼吸的因素影响植物呼吸的因素第3页，共75页，编辑于2022年，星期三第4页，共75页，编辑于2022年，星期三第一节 呼吸作用的概念植物的呼吸作用：植物以碳水化合物为底物，经过呼

2、吸代谢途径降解，产生能量和各种中间产物，供给其他生命活动过程的需要。C6H12O6+6 O2+6 H2O 6 CO2+12 H2O第5页，共75页，编辑于2022年，星期三呼吸作用的生理意义（1）为植物生命活动提供能量（2）为植物体内其他重要有机物 质合成提供原料，是植物代 谢的中心（3）在植物抗病免疫方面起重要 作用。第6页，共75页，编辑于2022年，星期三植物呼吸代谢的途径呼吸代谢过程包括底物的降解（底物氧化）和能量产生（末端氧化）。第7页，共75页，编辑于2022年，星期三 有氧呼吸和无氧呼吸有氧呼吸是指呼吸底物在有氧条件下，被彻底氧化降解为H2O和CO2并产生大量能量（ATP）的过程

3、；无氧呼吸是在无氧或缺氧的条件下，呼吸底物被部分氧化分解（不被彻底氧化为H2O和CO2）并只有较少能量产生的过程，高等植物进行无氧呼吸时产生乳酸或乙醇。第8页，共75页，编辑于2022年，星期三呼吸作用的生理指标呼吸商（RQ）：呼吸底物在呼吸过程中所释放的CO2的量和吸收的O2的量间的比值。呼吸商（RQ）释放的CO2的量 吸收的O2的量 糖（RQ）1油脂/蛋白质（RQ）1第9页，共75页，编辑于2022年，星期三呼吸强度呼吸强度/呼吸速率：单位质量的呼吸材料在单位时间内进行呼吸所消耗的O2或释放的CO2的量。第10页，共75页，编辑于2022年，星期三第二节 植物呼吸代谢途径1、淀粉和蔗糖的降

4、解2、糖酵解途径3、三羧酸循环4、磷酸戊糖途径5、电子传递链6、氧化磷酸化第11页，共75页，编辑于2022年，星期三质体第12页，共75页，编辑于2022年，星期三一 淀粉和蔗糖的降解（一）淀粉的降解淀粉是植物最重要的储藏多糖。淀粉降解可通过淀粉磷酸化分解和淀粉水解。第13页，共75页，编辑于2022年，星期三淀粉葡萄糖叶绿体/淀粉体第14页，共75页，编辑于2022年，星期三蔗糖葡萄糖/果糖糖酵解途径细胞质第15页，共75页，编辑于2022年，星期三糖酵解途径（EMP途径）：葡萄糖或淀粉经过一系列无氧的氧化过程而分解成为丙酮酸的代谢途径（在细胞质中进行）。葡萄糖 2NDA+2ADP2-+2

5、H2PO4-2丙酮酸 2NADH+2H+2ATP3-+2H2O第16页，共75页，编辑于2022年，星期三三羧酸循环植物线粒体圆柱体和椭球体，一个植物细胞含有大约数百个线粒体。第17页，共75页，编辑于2022年，星期三 糖酵解产生的丙酮酸通过丙酮转运器输入线粒体基质。丙酮酸转运器位于线粒体内膜，促进丙酮酸和线粒体基质中OH-进行电中性交换，使丙酮酸进入线粒体基质。丙酮酸在线粒体中经过三羧酸循环彻底氧化降解生成CO2和H2O。第18页，共75页，编辑于2022年，星期三磷酸戊糖途径的特点（1）在细胞质中进行；（2）主要中间产物是五碳糖。第21页，共75页，编辑于2022年，星期三第22页，共7

6、5页，编辑于2022年，星期三五五 电子传递和氧化磷酸化作用电子传递和氧化磷酸化作用 一、电子传递链 二、氧化磷酸化 三、抗氰呼吸 四、末端氧化系统的多样性 五、呼吸作用中的能量代谢第23页，共75页，编辑于2022年，星期三一、电子传递链一、电子传递链第24页，共75页，编辑于2022年，星期三电子最终经细胞色素氧化酶传递给氧，形成水。第25页，共75页，编辑于2022年，星期三四、末端氧化系统的多样性四、末端氧化系统的多样性 参与生物氧化反应的有多种氧化酶，其中处于呼吸链一系列氧化还原反应最末端，能活化分子态氧的酶被称为末端氧化酶(terminal oxidase)。第26页，共75页，编

7、辑于2022年，星期三1.线粒体内的末端氧化酶 细胞色素氧化酶 抗氰氧化酶（交替氧化酶）2.线粒体外的末端氧化酶 酚氧化酶 抗坏血酸氧化酶 乙醇酸氧化酶第27页，共75页，编辑于2022年，星期三第28页，共75页，编辑于2022年，星期三在幼嫩组织中较活跃，在成熟组织中活性较小。通常呼吸作用中耗氧量的80%由这种酶承担。该酶易受CN-、CO和N3-的抑制。细胞色素氧化酶植物体内最主要的末端氧化酶，其作用是将Cyta中的电子传递给O2，它与O2的亲和力最高。1.线粒体内的末端氧化酶 第29页，共75页，编辑于2022年，星期三抗氰氧化酶 又名交替氧化酶，将UQH2的电子传递给O2，该酶对O2的

8、亲和力高。第30页，共75页，编辑于2022年，星期三抗氰呼吸 高等植物存在着氰化物不敏感的呼吸，即在氰化物存在时仍有一定呼吸作用，称为抗氰呼吸（交替途径）。第31页，共75页，编辑于2022年，星期三抗氰呼吸电子传递途径如下：NADH FMN-FeS UQO2FP 交替氧化酶 O2第32页，共75页，编辑于2022年，星期三抗氰呼吸的生理意义：抗氰呼吸的生理意义：有利于传粉和种子萌发（放热）有利于传粉和种子萌发（放热）天天南南星星科科植植物物的的佛佛焰焰花花序序第34页，共75页，编辑于2022年，星期三抵御逆境抵御逆境分流电子分流电子 当呼吸底物积累大于生长、储存、当呼吸底物积累大于生长、

9、储存、ATP合成需要时，通过该途径将多余合成需要时，通过该途径将多余能量消耗掉。能量消耗掉。第35页，共75页，编辑于2022年，星期三第36页，共75页，编辑于2022年，星期三2.线粒体外的末端氧化酶 多酚氧化酶：是含铜的酶，存在于质体和微体中，催化酚类物质为醌类物质。在日常生活和生产活动中，经常要采取一些措施抑制褐变，或利用酚氧化酶的活动产生特定的颜色。第37页，共75页，编辑于2022年，星期三第38页，共75页，编辑于2022年，星期三抗坏血酸氧化酶含铜氧化酶，位于细胞质或与细胞壁相含铜氧化酶，位于细胞质或与细胞壁相结合。结合。催化抗坏血酸脱氢反应，生成脱氢抗催化抗坏血酸脱氢反应，生

10、成脱氢抗坏血酸，脱下的氢传给氧生成水。坏血酸，脱下的氢传给氧生成水。第39页，共75页，编辑于2022年，星期三乙醇酸氧化酶：一种黄素蛋白，存在于过氧化体中，催化乙醇酸氧化为乙醛酸的反应，在光呼吸中起重要作用。第40页，共75页，编辑于2022年，星期三过氧化物酶与过氧化氢酶过氧化物酶催化H2O2对芳香族胺类或酚类化合物的氧化。过氧化氢酶催化H2O2的分解。第41页，共75页，编辑于2022年，星期三第42页，共75页，编辑于2022年，星期三第43页，共75页，编辑于2022年，星期三第45页，共75页，编辑于2022年，星期三第三节第三节 呼吸代谢的调控（自学）呼吸代谢的调控（自学）第46

11、页，共75页，编辑于2022年，星期三第四节 呼吸作用的生理指标 及其影响因素 一、生理指标二、内部因素对呼吸速率的影响三、外界条件对呼吸速率的影响第47页，共75页，编辑于2022年，星期三一、生理指标一、生理指标1.呼吸速率呼吸速率2.呼吸商呼吸商(respiratory Quotient RQ)第48页，共75页，编辑于2022年，星期三呼吸速率：植物材料以单位重量（鲜重、干重）或蛋白氮等为基础，在一定时间内所放出的CO2的量或吸收的O2的量。常用的单位有molg-1h-1。第49页，共75页，编辑于2022年，星期三呼吸商(respiratory Quotient RQ)：指植物组织在

12、一定时间内放出CO2的量与吸收O2的量之比值，又称为呼吸系数。RQ放出CO2量 吸收O2量 第50页，共75页，编辑于2022年，星期三当呼吸底物为碳水化合物且又被彻底氧化时，其RQ为1；当呼吸底物为脂肪(脂肪酸)、蛋白质等分子中含还原程度较高的物质时，RQ1；若呼吸底物为有机酸等氧化程度较高的物质时，RQ1。第51页，共75页，编辑于2022年，星期三小麦和亚麻种子萌发及幼苗生长过程中呼吸商的变化小麦和亚麻种子萌发及幼苗生长过程中呼吸商的变化第52页，共75页，编辑于2022年，星期三二、内部因素对呼吸速率的影响不同植物，呼吸速率不同；同一植物的不同器官或组织，或不同发育时期的同一器官呼吸速

13、率不同。第53页，共75页，编辑于2022年，星期三三、外界条件对呼吸速率的影响1.温度2.O2 3.CO24.水分含量第54页，共75页，编辑于2022年，星期三1.温度温度呼吸温度最低点：大多数植物在0以下已无呼吸或仅有微弱呼吸。呼吸温度最高点：一般在35-45。使呼吸过程以最快的，且是持续稳定的速度进行的温度，称为呼吸最适温度。温带植物呼吸作用的最适温度一般在25-35之间。第55页，共75页，编辑于2022年，星期三 温度对豌豆幼苗呼吸速率的影响第56页，共75页，编辑于2022年，星期三2.氧气氧气O2 第57页，共75页，编辑于2022年，星期三缺氧条件下缺氧条件下O2无氧呼吸无氧

14、呼吸消失消失 把使无氧呼吸停止进行时的最低氧含量(氧分压)称为氧消失点。O2浓度升高时，有氧呼吸增强，当O2浓度增加到一定程度后，呼吸作用使不再随之增强，这一氧浓度称为氧饱和点。第58页，共75页，编辑于2022年，星期三土壤通气不良时(水淹)植物根系会处于缺氧或无氧环境许多耗能反应，如矿质元素的吸收等 乙醇或乳酸会使原生质蛋白质变性；有机物消耗过多；缺乏有氧呼吸的一些中间产物；ATP产生少；长时间进行无氧呼吸第60页，共75页，编辑于2022年，星期三3、CO2 浓度末端产物，对呼吸有抑制作用。但只有当CO2浓度大大超过自然状况下的CO2浓度时，才会发生这种情况。第61页，共75页，编辑于2

15、022年，星期三4、水分含量植物种子水分含量与呼吸作用的关系。成熟种子水分含量较低；束缚水，酶不能发挥作用，多种代谢，包括呼吸作用都极微弱。水分含量增高后，出现自由水，酶的活性增高，呼吸作用增强。第62页，共75页，编辑于2022年，星期三机械创伤：创伤会显著加强呼吸。光照：光下呼吸速率高于遮阴或暗中呼吸离子：盐呼吸第63页，共75页，编辑于2022年，星期三第五节 植物呼吸作用与农业 生产的关系一、呼吸效率一、呼吸效率二、种子、幼苗的呼吸作用二、种子、幼苗的呼吸作用 三、果实的呼吸作用三、果实的呼吸作用 第64页，共75页，编辑于2022年，星期三呼吸效率呼吸效率是指每消耗是指每消耗1 1克

16、葡萄糖可合克葡萄糖可合成生物大分子物质的克数。成生物大分子物质的克数。生长旺盛的部位，呼吸效率较高；生长旺盛的部位，呼吸效率较高；生长停止的组织或器官，呼吸效生长停止的组织或器官，呼吸效率较低。率较低。第65页，共75页，编辑于2022年，星期三二、种子、幼苗的呼吸作用 1.种子形成与呼吸作用 2.种子贮藏与呼吸作用 3.萌发种子和幼苗的呼吸作用 第66页，共75页，编辑于2022年，星期三1.种子形成与呼吸作用 在种子的形成初期，呼吸逐渐升高，灌浆期达到最高峰。呼吸速率最大的时期恰好是贮藏物质积累的最迅速时期。第67页，共75页，编辑于2022年，星期三在在2525下测定菜豆种子成熟期的呼吸

17、速率下测定菜豆种子成熟期的呼吸速率 在在2525下测定菜豆种子成熟期的呼吸速率下测定菜豆种子成熟期的呼吸速率第68页，共75页，编辑于2022年，星期三2.种子贮藏与呼吸作用 种子贮藏与呼吸作用密切相关，呼吸速率高，有机物消耗大，种子寿命和品质降低。在贮藏种子时尽量降低其呼吸速率。第69页，共75页，编辑于2022年，星期三谷粒或种子的含水量对呼吸速率的影响谷粒或种子的含水量对呼吸速率的影响1.1.亚麻；亚麻；2.2.玉米；玉米；3.3.小麦小麦第70页，共75页，编辑于2022年，星期三控制种子含水量提高CO2浓度，降低O2的含量，控制种子的呼吸速率。气调法进行粮食贮藏，对密闭粮仓中的空气抽

18、出，再充入氮气，来抑制呼吸。第71页，共75页，编辑于2022年，星期三3.萌发种子和幼苗的呼吸作用 种子萌发的先决条件时吸水，伴随含水量的增加，呼吸速率会迅速增加。种子萌发过程中，随着呼吸底物的不同，呼吸商也有不同。第72页，共75页，编辑于2022年，星期三三、果实的呼吸作用第73页，共75页，编辑于2022年，星期三呼吸跃变 在果实成熟过程中，在一定时期，呼吸速率会突然升高，然后又迅速下降，这一现象称为呼吸跃变。第74页，共75页，编辑于2022年，星期三 苹果、梨、香蕉、番茄、杏等为呼吸跃变型果实，呼吸跃变的出现表明这些果实完全成熟。柑桔、葡萄、菠萝等为非呼吸跃变型果实。乙烯是呼吸跃变发生的原因。第75页，共75页，编辑于2022年，星期三