植物的呼吸作用医学知识培训ppt课件

植物的呼吸作用医学知识植物的呼吸作用医学知识1教学目的教学目的 通过本章的学习通过本章的学习,要求：要求：掌掌握握糖糖分分解解的的代代谢谢途途径径和和能能量量的的产产生生、利利用用;呼呼吸吸作作用用与与农农业业生生产产的的关关系系。熟熟悉悉影影响响呼呼吸吸作作用用的的内内外外因因素素;学学习习应应用用呼呼吸吸作作用用原原理理为为农农林林业生产服务。业生产服务。2植物的呼吸作用医学知识教学目的 2植物的呼吸作用医学知识2本章的主要内容本章的主要内容1 1呼吸作用的概念、生理意义和场所呼吸作用的概念、生理意义和场所2 2植物的呼吸代谢途径植物的呼吸代谢途径3 3 生物氧化生物氧化4 4 呼吸过程中能量的贮存和利用呼吸过程中能量的贮存和利用5 5 呼吸作用的调节和控制呼吸作用的调节和控制6 6 影响呼吸作用的因素影响呼吸作用的因素7 7 呼吸作用与农业生产呼吸作用与农业生产3植物的呼吸作用医学知识本章的主要内容3植物的呼吸作用医学知识3第一节第一节 呼吸作用的概念和呼吸作用的概念和生理意义生理意义1.呼吸作用的概念呼吸作用的概念 1）有氧呼吸（有氧呼吸（aerobic respiration）指生活细胞在氧气的参与下，把某指生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出二氧化些有机物质彻底氧化分解，放出二氧化碳并形成水，同时释放能量的过程。碳并形成水，同时释放能量的过程。C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量能量 G=2870KJ4植物的呼吸作用医学知识第一节 呼吸作用的概念和生理意义1.呼吸作用的概念 44 因因为为氧氧在在呼呼吸吸过过程程中中不不直直接接与与葡葡萄萄糖糖作作用用，而而与与中中间间产产物物氢氢离离子子结结合合，还还原原成成水，呼吸作用方程式应改写为：水，呼吸作用方程式应改写为：C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量 G=2870KJ 有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式。事实上，通常所提的呼吸作用就是指式。事实上，通常所提的呼吸作用就是指有氧呼吸。有氧呼吸。5植物的呼吸作用医学知识 因为氧在呼吸过程中不直接与葡萄糖作用52）无氧呼吸（无氧呼吸（anaerobic respirationanaerobic respiration）一一般般指指在在无无氧氧条条件件下下，细细胞胞把把某某些些有有机机物物分分解解成成为为不不彻彻底底的的氧氧化化产产物物，同同时释放能量的过程。时释放能量的过程。这这个个过过程程用用于于高高等等植植物物，习习惯惯上上称称为为无无氧氧呼呼吸吸，如如应应用用于于微微生生物物，则则惯惯称称为发酵（为发酵（fermentationfermentation）.C C6 6H H1212O O6 6 2C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2+能量能量 G G=100KJ=100KJ6植物的呼吸作用医学知识2）无氧呼吸（anaerobic respiration）62.呼吸作用的生理意义呼吸作用的生理意义1）呼吸作用提供植物生命活动所需要的呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分大部分能量能量。呼吸作用释放能量的速呼吸作用释放能量的速度较慢，而且逐步释放，适用于细胞利度较慢，而且逐步释放，适用于细胞利用。用。2）呼吸过程为其他化合物合成提供）呼吸过程为其他化合物合成提供原料原料 7植物的呼吸作用医学知识2.呼吸作用的生理意义7植物的呼吸作用医学知识73.呼吸作用的场所呼吸作用的场所1）糖酵解和戊糖磷酸途径的酶都存在）糖酵解和戊糖磷酸途径的酶都存在于细胞质的可溶部分，因此，这两条于细胞质的可溶部分，因此，这两条途径是在细胞质的可溶部分进行的；途径是在细胞质的可溶部分进行的；2）三羧酸循环和生物氧化过程是在线）三羧酸循环和生物氧化过程是在线粒体中进行的；粒体中进行的；线粒体被喻为植物细胞的发电厂。线粒体被喻为植物细胞的发电厂。8植物的呼吸作用医学知识3.呼吸作用的场所8植物的呼吸作用医学知识84.线粒体线粒体（1）植物细胞中普遍存在；）植物细胞中普遍存在；（2）化学组成）化学组成蛋白质蛋白质 脂类和磷脂脂类和磷脂 RNA和和DNA6570%2530%0.5%（3）大小：直径）大小：直径0.51.0um 长约长约12um（4）5002000个线粒体个线粒体/细胞细胞9植物的呼吸作用医学知识4.线粒体9植物的呼吸作用医学知识910植物的呼吸作用医学知识10植物的呼吸作用医学知识10第二节第二节 植物的呼吸代谢途径植物的呼吸代谢途径 呼吸作用糖的分解代谢途呼吸作用糖的分解代谢途径有三种：径有三种：糖酵解糖酵解三羧酸循环三羧酸循环戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径 11植物的呼吸作用医学知识第二节 植物的呼吸代谢途径 呼吸作111.糖酵解糖酵解 淀淀粉粉、葡葡萄萄糖糖或或其其他他六六碳碳糖糖在在无无氧氧状状态态下分解成丙酮酸的过程，通称为糖酵解。下分解成丙酮酸的过程，通称为糖酵解。糖糖 酵酵 解解 亦亦 称称 为为 EMP途途 径径（EMP pathway），以以纪纪念念对对这这方方面面工工作作贡贡献献较较 大大 的的 三三 位位 生生 物物 化化 学学 家家：Embden,Meyerhof 和和Parnas(EMP)。12植物的呼吸作用医学知识1.糖酵解12植物的呼吸作用医学知识12 糖酵解分解底物，形成糖酵解分解底物，形成2分子丙分子丙酮酸，并还原酮酸，并还原NAD+为为NADH。（1）缺氧时）缺氧时：NADH还原乙醛成乙醇，还原乙醛成乙醇，或还原丙酮酸成乳酸；或还原丙酮酸成乳酸；（2）有氧时）有氧时：进入：进入TCA循环，彻底循环，彻底氧化底物为水和二氧化碳。氧化底物为水和二氧化碳。13植物的呼吸作用医学知识 糖酵解分解底物，形成2分子丙13植物的13 无氧呼吸放出二氧化碳，说无氧呼吸放出二氧化碳，说明底物被氧化，但氧的来源是组明底物被氧化，但氧的来源是组织内部的含氧物质（水分子和糖织内部的含氧物质（水分子和糖分子），因此，也称分子），因此，也称分子内呼吸。分子内呼吸。14植物的呼吸作用医学知识 无氧呼吸放出二氧化碳，说14植物的呼吸作用医14生理意义生理意义1.1.生物体普遍存在，有氧无氧的共同途生物体普遍存在，有氧无氧的共同途径；径；2.2.中间产物和终产物可产生不同物质；中间产物和终产物可产生不同物质；3.3.多数步骤可逆，有利于代谢调节多数步骤可逆，有利于代谢调节4.4.提供能量提供能量15植物的呼吸作用医学知识生理意义15植物的呼吸作用医学知识152.三羧酸循环三羧酸循环 糖酵解进行到丙酮酸后，在有氧的糖酵解进行到丙酮酸后，在有氧的条件下通过一个包括三羧酸和条件下通过一个包括三羧酸和 二羧酸的二羧酸的循环而逐步氧化分解，直到形成水和二循环而逐步氧化分解，直到形成水和二氧化碳为止，故称这个过程为三羧酸循氧化碳为止，故称这个过程为三羧酸循环环(tricarboxylieacid cycle,简写为简写为TCA环环)。这个循环是英国生物化学家这个循环是英国生物化学家H.Krebs首先发现的，所以又名首先发现的，所以又名Krebs环环。16植物的呼吸作用医学知识2.三羧酸循环16植物的呼吸作用医学知识16三羧酸循环的要点和意义：三羧酸循环的要点和意义：（1）羧酸循环中一系列的脱羧反应是呼）羧酸循环中一系列的脱羧反应是呼 吸作用释放产生二氧化碳的来源；吸作用释放产生二氧化碳的来源；（2）在三羧酸循环中有）在三羧酸循环中有5次脱氢过程，氢次脱氢过程，氢 经过一系列呼吸传递体的传递，释经过一系列呼吸传递体的传递，释 放出能量，最后与氧结合成水。因放出能量，最后与氧结合成水。因 此，氢的氧化过程实际是放能过程。此，氢的氧化过程实际是放能过程。17植物的呼吸作用医学知识三羧酸循环的要点和意义：17植物的呼吸作用医学知识17（3）三羧酸循环是糖、脂肪、蛋）三羧酸循环是糖、脂肪、蛋 白貭和核酸及其他物质的共白貭和核酸及其他物质的共 同代谢过程。这些物质可以同代谢过程。这些物质可以 通过三羧酸循环发生代谢上通过三羧酸循环发生代谢上 的联系。的联系。（4）生命活动中能量的主要来源。）生命活动中能量的主要来源。18植物的呼吸作用医学知识（3）三羧酸循环是糖、脂肪、蛋18植物的呼吸作用医学知识18三三羧羧酸酸循循环环19植物的呼吸作用医学知识三19植物的呼吸作用医学知识193.戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径 在高等植物中，还发现在高等植物中，还发现 可以不经可以不经过无氧呼吸生成丙酮酸进行有氧呼吸过无氧呼吸生成丙酮酸进行有氧呼吸的途径，就是戊糖磷酸途径的途径，就是戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway,PPP），又称已），又称已糖橉酸途径（糖橉酸途径（hexose monophosphate pathway,HMP）20植物的呼吸作用医学知识3.戊糖磷酸途径20植物的呼吸作用医学知识20 PPP的生理意义的生理意义1）产产生生大大量量的的NADPH，作作为为主主要要代代氢氢体体，为为各各种种合合成成反反应应提提供供的的还还原原力力，例例如如脂脂肪肪酸酸固固醇醇等等的的合合成成，硝硝酸酸盐盐、亚亚硝硝酸酸盐盐的的还还原原，氨的同化等；氨的同化等；21植物的呼吸作用医学知识 PPP的生理意义21植物的呼吸作用医学知识212）它它的的中中间间产产物物为为许许多多化化合合物物的的合合成成提提供供原原料料，如如Ru5P和和R5P是是合合成成核核酸酸的的原原料料，赤赤藓藓糖糖4磷磷酸酸和和3磷酸甘油酸可以合成莽草酸等。磷酸甘油酸可以合成莽草酸等。22植物的呼吸作用医学知识2）它的中间产物为许多化合物的合成提供原料，如Ru5P和R5223）中间产物和酶与光合）中间产物和酶与光合C3环相同，环相同，可与光合作用联系起来。可与光合作用联系起来。23植物的呼吸作用医学知识3）中间产物和酶与光合C3环相同，可与光合作用联系起来。2323第三节第三节 电子传递与氧化磷酸电子传递与氧化磷酸化化 生物氧化（生物氧化（biological oxidation）指有机物质在生物体内进行氧化指有机物质在生物体内进行氧化（伴随着还原），包括消耗氧，生成二（伴随着还原），包括消耗氧，生成二氧化碳、水和放出能量的过程。氧化碳、水和放出能量的过程。生物氧化是在由载体组成的电子生物氧化是在由载体组成的电子传递系统中进行的。传递系统中进行的。24植物的呼吸作用医学知识第三节 电子传递与氧化磷酸化 生物氧化（biologic241.呼吸链呼吸链呼吸链（呼吸链（respiratory chain）就就是是呼呼吸吸代代谢谢中中间间产产物物的的电电子子和和质质子子，沿沿着着一一系系列列有有顺顺序序的的电电子子传传递递体体组组成成的的电电子子传传递递途途径，传递到分子氧的总过程。径，传递到分子氧的总过程。25植物的呼吸作用医学知识1.呼吸链25植物的呼吸作用医学知识25 呼呼吸吸链链就就是是电电子子传传递递链链（electron transport chain）。）。组组成成呼呼吸吸链链的的传传递递体体可可分分为为氢传递体和电子传递体。氢传递体和电子传递体。26植物的呼吸作用医学知识 呼吸链就是电子传递链（electro26氢传递体氢传递体 传传递递氢氢（包包 括括质质 子子和和 电电 子子，以以2H+2e-表表示示）它它们们是是作作为为脱脱氢氢酶酶的的辅辅助助因子，有下列几种：因子，有下列几种：27植物的呼吸作用医学知识氢传递体27植物的呼吸作用医学知识27(1)NAD（即辅酶（即辅酶）(2)NADP（即辅酶（即辅酶）(3)黄素单核苷酸（黄素单核苷酸（FMN）(4)黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）它们都能进行氧化还原。它们都能进行氧化还原。28植物的呼吸作用医学知识(1)NAD（即辅酶）28植物的呼吸作用医学知识28电子传递体电子传递体 是指细胞色素体系和铁硫蛋是指细胞色素体系和铁硫蛋白（白（Fe-S），它们只传递电子。），它们只传递电子。细胞色素是一类以铁卟啉细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的结合蛋白质，根据吸收为辅基的结合蛋白质，根据吸收光谱的不同分为光谱的不同分为a、b和和c3类，每类，每类又再分为若干种。类又再分为若干种。29植物的呼吸作用医学知识电子传递体29植物的呼吸作用医学知识29线粒体电子传递链线粒体电子传递链 位位于于线线粒粒体体的的内内膜膜上上，由由4种种蛋蛋白白复复合合体体（protein complex）组成。组成。复合体复合体I、II、III、IV30植物的呼吸作用医学知识线粒体电子传递链30植物的呼吸作用医学知识30复合体复合体组成组成 功能功能NADH脱氢酶脱氢酶FMN3个个Fe-S蛋白蛋白NADH将电子传到将电子传到泛醌，同时使泛醌，同时使H+跨膜。跨膜。31植物的呼吸作用医学知识复合体NADH将电子传到泛醌，同时使H+跨膜。31植物的呼31泛醌（泛醌（ubiquinone，UQ或或Q）一种较小的脂溶性电子和氢一种较小的脂溶性电子和氢载体，位于线粒体内膜，它不与载体，位于线粒体内膜，它不与任何蛋白质紧密结合，可以在双任何蛋白质紧密结合，可以在双层膜构成的疏水中心移动。层膜构成的疏水中心移动。32植物的呼吸作用医学知识泛醌（ubiquinone，UQ或Q）32植物的呼吸作用32复合体复合体组成组成 功能功能琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFe-S蛋白。蛋白。把把FADH2的电子的电子传给传给UQ，无氢，无氢的跨膜运输的跨膜运输33植物的呼吸作用医学知识复合体把FADH2的电子传给UQ，无氢的跨膜运输33植物的33复合体复合体：组成组成 功能功能 Cytb560Cytb565Cytc1Fe-S把还原泛醌（把还原泛醌（UQH2）的）的电子经电子经Fe-S、Cytb传到传到Cytc，将氢跨膜运出。，将氢跨膜运出。34植物的呼吸作用医学知识复合体：把还原泛醌（UQH2）的电子经Fe-S、Cytb34细胞色素细胞色素c（Cytochrome c）与线粒体内膜外表面非紧密与线粒体内膜外表面非紧密结合的小型蛋白，作为一个活动结合的小型蛋白，作为一个活动的电子载体在复合体的电子载体在复合体III和复合体和复合体IV之间传送电子。之间传送电子。35植物的呼吸作用医学知识细胞色素c（Cytochrome c）35植物的呼吸作用医学35复合体复合体（细胞色素氧化酶）：（细胞色素氧化酶）：组成组成 功能功能CuACuBCytaCyta3把把Cytc的的电电子子传传给给O2，激激发发O2并并与与基基质质中中的的H+结结合合，形形成成H2O；跨膜送氢。；跨膜送氢。36植物的呼吸作用医学知识复合体（细胞色素氧化酶）：把Cytc的电子传给O2，激发O36膜外面有外源膜外面有外源NAD（P）H脱氢酶脱氢酶 氧氧化化NAD（P）H，与与UQ还还原原相联系。相联系。交替氧化酶交替氧化酶 UQH2也也会会被被位位于于基基质质一一侧侧的的交交替氧化酶氧化。替氧化酶氧化。37植物的呼吸作用医学知识膜外面有外源37植物的呼吸作用医学知识3738植物的呼吸作用医学知识38植物的呼吸作用医学知识38 电子在呼吸链上的动力是电电子在呼吸链上的动力是电势梯度。每个传递体都具有其标势梯度。每个传递体都具有其标准电位准电位Eo。电子只能从低电位。电子只能从低电位向高电位传递，例如向高电位传递，例如NADH的的Eo为为-0.320V，UQ为为+0.070V，O2为为+0.816V,所以电子从所以电子从NADH传递至传递至O2。39植物的呼吸作用医学知识 电子在呼吸链上的动力是电势梯度。每个39在研究电子传递顺序时，常常使在研究电子传递顺序时，常常使用专一性用专一性电子传递抑制剂电子传递抑制剂以阻断以阻断呼吸链中某一部位的电子传递呼吸链中某一部位的电子传递。40植物的呼吸作用医学知识在研究电子传递顺序时，常常使用专一性电子传递抑制剂以阻断呼吸40安米妥安米妥安米妥安米妥鱼藤酮鱼藤酮鱼藤酮鱼藤酮NADH UQNADH UQ丙二酸丙二酸丙二酸丙二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸 FADFAD抗霉素抗霉素抗霉素抗霉素A ACytb/cCytb/c1 1 Cytc Cytc氰化物、叠氮化氰化物、叠氮化氰化物、叠氮化氰化物、叠氮化物、物、物、物、COCOCyt a OCyt a O2 2水杨氧肟酸水杨氧肟酸水杨氧肟酸水杨氧肟酸UQ UQ 交替氧化酶交替氧化酶交替氧化酶交替氧化酶抑制剂抑制剂抑制剂抑制剂抑制部位抑制部位抑制部位抑制部位41植物的呼吸作用医学知识安米妥NADH U412.氧化磷酸化氧化磷酸化线线粒粒体体NADH的的两两个个电电子子沿沿呼呼吸吸链链传传递递给给氧氧的的过过程程中中，消消耗耗氧氧及及无无机机磷磷酸酸，同同时时贮贮存存大大量量的的能能量量在在ATP的的高高能能键键上上。换换句句话话说说，氧氧化化过过程程伴伴随随着着ATP的的合合成成，即即氧氧化化作作用用与与磷磷酸酸化化作作用用同同时时进进行行，这这一一过过程程称称为为 氧氧 化化 磷磷 酸酸 化化 作作 用用（oxidative phosphorylation）。）。42植物的呼吸作用医学知识2.氧化磷酸化42植物的呼吸作用医学知识42氧化磷酸化偶联的机理，目前被氧化磷酸化偶联的机理，目前被人们普遍接受的是人们普遍接受的是P.Mitchell提提出的化学渗透假说出的化学渗透假说（chemiosmotic hypothesis）。）。43植物的呼吸作用医学知识氧化磷酸化偶联的机理，目前被人们普遍接受的是P.Mitche43P/O比（比（P/O ratio）是是线线粒粒体体氧氧化化磷磷酸酸化化活活力力的的一一个个重重要要的的指指标标，它它是是指指呼呼吸吸过过程程中中无无机机磷磷酸酸（Pi）消消耗耗量量和和原原子氧消耗量的比值。子氧消耗量的比值。44植物的呼吸作用医学知识P/O比（P/O ratio）44植物的呼吸作用医学知识44 此数值相当于一对电子传递链此数值相当于一对电子传递链每消耗每消耗1个氧原子（个氧原子（1/2O2）与所用）与所用去的去的Pi或产生的或产生的ATP的分子数的比值，的分子数的比值，故称为磷氧比（故称为磷氧比（P/O）或）或ADP/O比。比。在标准图式的呼吸链中，一对在标准图式的呼吸链中，一对电子从电子从NADH传递到氧的过程中，传递到氧的过程中，生成了生成了2.5分子分子ATP，即，即P/O比为比为2.5。45植物的呼吸作用医学知识 此数值相当于一对电子传递链每消耗145解偶联剂（解偶联剂（uncoupling agent）阻碍磷酸化（形成高能磷酸阻碍磷酸化（形成高能磷酸键）而不影响氧化（电子传递），键）而不影响氧化（电子传递），使偶联反应受破坏。使偶联反应受破坏。46植物的呼吸作用医学知识解偶联剂（uncoupling agent）46植物的呼吸作463.呼吸代谢电子传递的多条途径呼吸代谢电子传递的多条途径1）末端氧化酶的多样性末端氧化酶的多样性（1）细胞色素氧化酶）细胞色素氧化酶（cytochrome oxidase）含铜和铁，它的作用是把细胞含铜和铁，它的作用是把细胞色素色素a3的电子传给氧分子，激活分子的电子传给氧分子，激活分子氧，与质子（氧，与质子（H+）结合生成水。）结合生成水。47植物的呼吸作用医学知识3.呼吸代谢电子传递的多条途径47植物的呼吸作用医学知识47（2）交替氧化酶（）交替氧化酶（altemate oxidase）位于内膜位于内膜UQ和复合体和复合体之间，之间，含铁，它可以绕过复合体含铁，它可以绕过复合体和和把电把电子传递给氧分子，形成子传递给氧分子，形成H2O，所以它，所以它对氰化物不敏感，故又称这种呼吸为对氰化物不敏感，故又称这种呼吸为抗氰呼吸（抗氰呼吸（cyanide resistant respiration）。）。48植物的呼吸作用医学知识（2）交替氧化酶（altemate oxidase）48植物48（3）酚氧化酶（）酚氧化酶（phenol oxidase)有有单单酚酚氧氧化化酶酶和和多多酚酚氧氧化化酶酶(亦亦称称儿儿茶茶酚氧化酶酚氧化酶)。酚酚氧氧化化酶酶是是含含铜铜的的酶酶。在在正正常常情情况况下下，酚氧化酶和底物在细胞质中是分隔开的。酚氧化酶和底物在细胞质中是分隔开的。当细胞受轻微破坏时或组织衰老，细胞当细胞受轻微破坏时或组织衰老，细胞结构有些解体时，酚氧化酶和底物（酚）结构有些解体时，酚氧化酶和底物（酚）接触，发生反应，将酚氧化成棕褐色的醌。接触，发生反应，将酚氧化成棕褐色的醌。醌对微生物有毒，可防止植物感染。醌对微生物有毒，可防止植物感染。49植物的呼吸作用医学知识（3）酚氧化酶（phenol oxidase)49植物的呼吸49（4）抗坏血酸氧化酶（）抗坏血酸氧化酶（ascorbic acid oxidase)也是一种含铜的氧化酶。它可也是一种含铜的氧化酶。它可以催化抗坏血酸的氧化。抗坏血酸氧以催化抗坏血酸的氧化。抗坏血酸氧化酶在植物中普遍存在，其中以蔬菜化酶在植物中普遍存在，其中以蔬菜和果实（特别是葫芦科果实）中较多。和果实（特别是葫芦科果实）中较多。这种酶与植物的受精过程有密切关系，这种酶与植物的受精过程有密切关系，并且有利于胚珠的发育。并且有利于胚珠的发育。50植物的呼吸作用医学知识（4）抗坏血酸氧化酶（ascorbic acid oxida50（5）黄素氧化酶（）黄素氧化酶（flavin oxidase，亦，亦称黄酶）称黄酶）辅基中不含金属。黄素氧化酶辅基中不含金属。黄素氧化酶存在于乙醛酸循环体中，能把脂肪存在于乙醛酸循环体中，能把脂肪酸氧化分解，最后形成过氧化氢。酸氧化分解，最后形成过氧化氢。过氧化氢在过氧化氢酶催化下放出过氧化氢在过氧化氢酶催化下放出氧和生成水。氧和生成水。51植物的呼吸作用医学知识（5）黄素氧化酶（flavin oxidase，亦称黄酶）512）末端氧化酶多样性是植物适应的结果）末端氧化酶多样性是植物适应的结果 这些酶各有其生物学特性：这些酶各有其生物学特性：温度温度：黄素氧化酶不敏感，细胞色素氧化：黄素氧化酶不敏感，细胞色素氧化酶最敏感；酶最敏感；氧浓度氧浓度：细胞色素氧化酶对氧的亲和力最：细胞色素氧化酶对氧的亲和力最强，酚氧化酶和黄酶亲和力弱。强，酚氧化酶和黄酶亲和力弱。52植物的呼吸作用医学知识2）末端氧化酶多样性是植物适应的结果52植物的呼吸作用医学知523）植物呼吸代谢的多样性）植物呼吸代谢的多样性表现在：表现在：（1）呼吸途径的多样性（）呼吸途径的多样性（EMP、TCA和和PPP等）；等）；（2）呼吸链电子传递系统的多样性）呼吸链电子传递系统的多样性（电子传递主路、几条支路和抗氰途（电子传递主路、几条支路和抗氰途径）；径）；53植物的呼吸作用医学知识3）植物呼吸代谢的多样性53植物的呼吸作用医学知识53（3）末端氧化系统的多样性（细胞色）末端氧化系统的多样性（细胞色素氧化酶、酚氧化酶、抗坏血酸氧素氧化酶、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醇酸氧化酶和交替氧化酶）。化酶、乙醇酸氧化酶和交替氧化酶）。这些多样性，是植物在长期进这些多样性，是植物在长期进化过程中对不断变化的环境的适应化过程中对不断变化的环境的适应表现。表现。54植物的呼吸作用医学知识（3）末端氧化系统的多样性（细胞色素氧化酶、酚氧化酶、抗坏血54第四节第四节 呼吸过程中能量的贮存呼吸过程中能量的贮存和利用和利用 1）贮存能量）贮存能量 含有高能键的物质：含有高能键的物质：乙乙酰酰辅辅酶酶A中中的的硫硫酯酯键键（CH3COSCoA）、）、GTPATP中的高能磷酸键最重要。中的高能磷酸键最重要。55植物的呼吸作用医学知识第四节 呼吸过程中能量的贮存和利用 55植物的呼吸作用医552）能量的利用）能量的利用56植物的呼吸作用医学知识2）能量的利用56植物的呼吸作用医学知识563）光合作用和呼吸作用的关系）光合作用和呼吸作用的关系区别区别关系关系（1）ADP和和NADP共用；共用；（2）C3环与环与PPP途径是正反反应；途径是正反反应；（3）O2和和CO2的互相利用。的互相利用。57植物的呼吸作用医学知识3）光合作用和呼吸作用的关系57植物的呼吸作用医学知识57第五节第五节 呼吸作用的调节和控制呼吸作用的调节和控制1）巴斯德效应和糖酵解的调节巴斯德效应和糖酵解的调节 巴斯德（巴斯德（B.L.Pasteur)观察到观察到氧有抑制酒精发酵的现象，即氧可氧有抑制酒精发酵的现象，即氧可以降低糖类的分解代谢和减少糖酵以降低糖类的分解代谢和减少糖酵解产物的积累，这种现象被称为巴解产物的积累，这种现象被称为巴斯德效应（斯德效应（Pasteur effect)。58植物的呼吸作用医学知识第五节 呼吸作用的调节和控制58植物的呼吸作用医学知识582）戊戊糖糖磷磷酸酸途途径径和和三三羧羧酸酸循循环环的的调节调节（1）戊戊 糖糖 磷磷 酸酸 途途 径径 主主 要要 是是 受受NADPH的调节。的调节。（2）TCA的的调调节节是是多多方方面面的的：包包括括NADH、ATP、AMP等。等。59植物的呼吸作用医学知识2）戊糖磷酸途径和三羧酸循环的调节59植物的呼吸作用医学知识59植物的呼吸作用医学知识培训ppt课件60能荷（能荷（energy charge)：就是就是ATPADPAMP系统系统中可利用的高能磷酸键的度量。中可利用的高能磷酸键的度量。能荷可用下式表示：能荷可用下式表示：ATP+1/2ADP能荷能荷=ATP+ADP+AMP61植物的呼吸作用医学知识能荷（energy charge)：61植物的呼吸作用医学61第六节第六节 影响呼吸作用的因素影响呼吸作用的因素 1.呼吸速率和呼吸商呼吸速率呼吸速率和呼吸商呼吸速率1）呼吸速率（）呼吸速率（respiratory rate)在一定时间内单位（鲜、干在一定时间内单位（鲜、干重等）所放出的二氧化碳的体积重等）所放出的二氧化碳的体积（Qco2)，或所吸收的氧气的体，或所吸收的氧气的体积（积（Qo2)来表示。来表示。62植物的呼吸作用医学知识第六节 影响呼吸作用的因素 62植物的呼吸作用医学知识622）呼吸商（）呼吸商（respiratory quotient,RQ)是表示呼吸底物的性质和氧气供是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。植物组织在一应状态的一种指标。植物组织在一定时间（如定时间（如1h)内，放出二氧化碳的内，放出二氧化碳的物质的量与吸收氧气的物质的量的物质的量与吸收氧气的物质的量的比率叫做呼吸商。比率叫做呼吸商。63植物的呼吸作用医学知识2）呼吸商（respiratory quotient,RQ)632.内部因素对呼吸速率的影响内部因素对呼吸速率的影响 1）不同植物具有不同的呼吸速率。）不同植物具有不同的呼吸速率。2）同一植株不同的器官，因为代谢不同、）同一植株不同的器官，因为代谢不同、非代谢（结构）组成的相对比重不同，非代谢（结构）组成的相对比重不同，以及与氧气接触程度不同，所以呼吸速以及与氧气接触程度不同，所以呼吸速率有很多的差异。率有很多的差异。3）同一器官的不同组织，在呼吸速率上彼）同一器官的不同组织，在呼吸速率上彼此也很不相同。此也很不相同。4）同一器官在不同的生长过程中，呼吸）同一器官在不同的生长过程中，呼吸速率亦有极大的变化。速率亦有极大的变化。64植物的呼吸作用医学知识2.内部因素对呼吸速率的影响 64植物的呼吸作用医学知识643.外界条件对呼吸速率的影响外界条件对呼吸速率的影响 1）温度）温度 温度之所以能影响呼吸速率，温度之所以能影响呼吸速率，主要是因为它能影响呼吸酶的活主要是因为它能影响呼吸酶的活性。性。65植物的呼吸作用医学知识3.外界条件对呼吸速率的影响 65植物的呼吸作用医学知识65温度系数温度系数（temperature coefficient,Q10)在某种情况下，当温度增高在某种情况下，当温度增高10时，时，呼吸作用增加到呼吸作用增加到22.5倍，即增加一倍倍，即增加一倍或稍多些。这类由于温度升高或稍多些。这类由于温度升高10而引而引起的反应速度的增加，通常称为温度系起的反应速度的增加，通常称为温度系数。数。66植物的呼吸作用医学知识温度系数66植物的呼吸作用医学知识662）氧）氧 无无氧氧呼呼吸吸时时间间一一久久，植植物物就就会受伤死亡，其原因有会受伤死亡，其原因有3方面：方面：1）无无氧氧呼呼吸吸产产生生酒酒精精，酒酒精精使使细细胞质的蛋白质变性；胞质的蛋白质变性；67植物的呼吸作用医学知识2）氧 67植物的呼吸作用医学知识672）无无氧氧呼呼吸吸利利用用葡葡萄萄糖糖产产生生的的能能量量很很少少，植植物物要要维维持持正正常常生生理理需需要，就要消耗更多的有机物；要，就要消耗更多的有机物；3）没没有有丙丙酮酮酸酸氧氧化化过过程程，许许多多由由这这个个过过程程的的中中间间产产物物形形成成的的物物质质就无法继续合成就无法继续合成。68植物的呼吸作用医学知识2）无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少，植物要维持正常生理需要683）二氧化碳：）二氧化碳：二氧化碳是呼吸作用的最终二氧化碳是呼吸作用的最终产物，当外界环境中的二氧化碳产物，当外界环境中的二氧化碳浓度增加时，呼吸速率便会减慢。浓度增加时，呼吸速率便会减慢。实验证明，在二氧化碳的体积分实验证明，在二氧化碳的体积分数升高到数升高到1%10%以上时，呼以上时，呼吸作用明显被抑制。吸作用明显被抑制。69植物的呼吸作用医学知识3）二氧化碳：69植物的呼吸作用医学知识694）机械损伤）机械损伤 机械损伤会显著加快组织的机械损伤会显著加快组织的呼吸速率，理由有呼吸速率，理由有2个：个：1）氧化酶与其底物在结构上隔开）氧化酶与其底物在结构上隔开的，机械损伤使原来的间隔破坏，的，机械损伤使原来的间隔破坏，酚类化合物就会迅速地被氧化；酚类化合物就会迅速地被氧化；70植物的呼吸作用医学知识4）机械损伤70植物的呼吸作用医学知识702）机构损伤使某些细胞转变为分）机构损伤使某些细胞转变为分生组织状态，形成愈伤组织去修生组织状态，形成愈伤组织去修补伤处，这些生长旺盛的生长细补伤处，这些生长旺盛的生长细胞的呼吸速率，当然比原来休眠胞的呼吸速率，当然比原来休眠或成熟组织的呼吸速率快得多。或成熟组织的呼吸速率快得多。71植物的呼吸作用医学知识2）机构损伤使某些细胞转变为分生组织状态，形成愈伤组织去修补71第七节第七节 呼吸作用和农业生产呼吸作用和农业生产1.呼吸作用和作物栽培呼吸作用和作物栽培 很多栽培措施都是为了保证很多栽培措施都是为了保证作物呼吸作用的正常进行。作物呼吸作用的正常进行。72植物的呼吸作用医学知识第七节 呼吸作用和农业生产72植物的呼吸作用医学知识722.呼吸作用和粮食贮藏呼吸作用和粮食贮藏种子是有生命的有机体，不断进行着呼种子是有生命的有机体，不断进行着呼吸作用。呼吸速率快，会引起有机物的吸作用。呼吸速率快，会引起有机物的大量消耗；呼吸放出的水分，又会使粮大量消耗；呼吸放出的水分，又会使粮堆湿度增大，粮食堆湿度增大，粮食“出汗出汗”，呼吸加强；，呼吸加强；呼吸放出的热量，又使粮温增高，反过呼吸放出的热量，又使粮温增高，反过来又促使呼吸增强，最后导致发热霉变，来又促使呼吸增强，最后导致发热霉变，使粮食变质变量。因此，在贮藏过程中，使粮食变质变量。因此，在贮藏过程中，必须降低呼吸速率，确保贮粮安全。必须降低呼吸速率，确保贮粮安全。73植物的呼吸作用医学知识2.呼吸作用和粮食贮藏73植物的呼吸作用医学知识733.呼吸作用和果蔬贮藏呼吸作用和果蔬贮藏 果蔬贮藏亦可以应用降低氧果蔬贮藏亦可以应用降低氧浓度或降低温度的原理浓度或降低温度的原理 74植物的呼吸作用医学知识3.呼吸作用和果蔬贮藏 74植物的呼吸作用医学知识74