6-2植物的呼吸作用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,植物的呼吸作用,植物的呼吸作用,一 呼吸作用的概述和生理意义,二,植物的呼吸代谢途径,三,呼吸链和电子传递,四,呼吸作用的影响因素,一 植物呼吸作用的概述和生理意义,根据是否需要氧气,有氧呼吸,无氧呼吸,指生活细胞利用,O,2,，把有机物进行彻底的氧化分解，放出,CO,2,和,H,2,O,，同时释放能量的过程。,指生活细胞在无氧条件下，把有机物进行不彻底的氧化分解，同时释放出部分能量的过程。,无氧呼吸又称发酵。有酒精发酵和乳酸发酵。,（一）植物呼吸作用的概念,呼吸作用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。,（二）植物呼吸作用的分类,C,6,H,12,O,6,6H,2,O,6O,2,6CO,2,12H,2,O,能量,G,0,=-2870kJ.mol,-1,酒精发酵,乳酸发酵,C,6,H,12,O,6,2C2H5OH,2CO,2,G,0,=226kJ.mol,-1,C,6,H,12,O,6,2CH3CHOHCOOH,2CO,2,G,0,=-197kJ.mol,-1,一 呼吸作用的概述和生理意义,（三）,植物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大部分能量；,2,、呼吸作用的中间产物可作为合成其他有机物的原料；,3,、呼吸作用可提高植物抗病性和免疫力；,4,、呼吸作用为其它代谢活动提供还原力。,二、植物呼吸代谢途径,呼吸作用的物质变化表现在呼吸底物的逐步氧化降解。多糖、脂肪、蛋白质等生物大分子首先降解为,单体分子,如单糖、甘油、脂肪酸、氨基酸；再有单体分子转变为更为简单的中间代谢物，如丙酮酸、乙酰,CoA;,最后简单的中间代谢物生成不同呼吸类型的末端产物（,CO2,H2O,乙醇，乳酸等）。这些生物大分子的降解以,单糖分子,的降解为核心，包括,糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖,途径等代谢途径。,主要途径有三条,:,糖酵解（,EMP,）酒精或乳酸发酵,糖酵解（,EMP,）三羧酸循环（,TCA,）,磷酸戊糖途径（,PPP,）,二、植物呼吸代谢途径,二、植物呼吸代谢途径,（一）,糖酵解（,glycolysis,）,1,、定义：己糖在细胞质中分解成,丙酮酸,的过程称为,糖酵解,，又称为,EMP,途径,。,2,、反应部位：动物、植物和微生物的,细胞质,中。,3,、糖酵解总反应式：,C,6,H,12,O,6,2NAD,2ADP,2Pi,2CH,3,COCOOH,2NADH,2H,2ATP,2H,2,O,4,、糖酵解共包括,十步,反应，可分为三个阶段：,第一阶段：己糖活化阶段,第二阶段：裂解反应阶段,第三阶段：氧化产能阶段,二、植物呼吸代谢途径,己糖活化阶段,裂解反应阶段,氧化产能阶段,二、植物呼吸代谢途径,5,、糖酵解的意义,糖酵解是高等植物有氧呼吸和无氧呼吸的共同途径。糖酵解的产物丙酮酸，在无氧的条件下进一步分解成乙醇或者乳酸，在有氧的条件下进入线粒体，逐步脱羧脱氢，彻底氧化分解，形成水和二氧化碳并释放能量。,二、植物呼吸代谢途径,（二）三羧酸循环,糖酵解的产物丙酮酸，在有氧的条件下进入线粒体，逐步脱羧脱氢，彻底氧化分解，形成水和二氧化碳并释放能量。由于参与此代谢的中间产物为含有,3,个羧基的有机酸，故称这个过程为,三羧酸循环,（简写为,TCA,环）。又称为,柠檬酸循环,和,Krebs,环,（,Krebs cycle,）。,三羧酸循环是在细胞线粒体内进行的。,二、植物呼吸代谢途径,（二）三羧酸循环,1,、化学历程,共,9,步反应，可分为两个阶段,（,1,）准备阶段,-,丙酮酸的氧化脱羧,在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体，通过氧化脱羧生成乙酰,CoA,，然后再进入三羧酸循环彻底分解。因而,丙酮酸的氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的桥梁。,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下氧化脱羧生成,乙酰,CoA,和,NADH,。,二、植物呼吸代谢途径,（二）三羧酸循环,1,、化学历程,（,2,）三羧酸循环氧化乙酰,CoA,可分为,3,个阶段：,柠檬酸的生成：,乙酰,CoA+,草酰乙酸,柠檬酸,氧化脱羧：包括,4,个反应，即异柠檬酸的形成、异柠檬酸的氧化脱羧、,-,酮戊二酸氧化脱羧和琥珀酸生成，此阶段,释放,2,个,CO,2,并合成,ATP,。,草酰乙酸的再生：,包括,3,个反应，,为保证后续的乙酰,CoA,能继续被氧化脱羧，琥珀酸经过延胡索酸生成和苹果酸生成，最后生成草酰乙酸。,二、植物呼吸代谢途径,从图中可以看出,丙酮酸首先脱羧脱氢形成乙酰辅酶,A,再进入三羧酸循环，并在循环中继续脱羧脱氢直到被彻底氧化分解。每分解一分子丙酮酸,共放出,三分子,CO,2,(,反应,、,、,),。丙酮酸氧化放出的,五对氢,(,反应,、,、,、,、,),和糖酵解产生的一对氢都以,NADH,或,FADH,2,形式转移到呼吸链,在电子传递中释放能量,生成许多,ATP,并最后与氧结合形成水。,三羧酸循环总反应式：,2CH,3,COCOOH+8NAD,+,+2FAD+2ADP+2Pi+4H,2,O,6CO,2,+2ATP,+8NADH+8H,+,+,2FADH,2,二、植物呼吸代谢途径,（二）三羧酸循环,2,、三羧酸循环的生理意义,（,1,）,TCA,循环是生命活动所需能量的主要来源。,一分子葡萄糖生成的,8NADH,和,2FADH,2,，可经呼吸链偶联氧化磷酸化生成大量,ATP,，为植物生命提供能量。,（,2,）三羧酸循环是物质代谢的枢纽。,该循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相互转变。,二、植物呼吸代谢途径,（三）其它代谢途径,1,、,磷酸戊糖途径,(PPP),磷酸戊糖途径是指葡萄糖,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。,磷酸戊糖途径总的反应是：,G6P+12NADP,+,+7H,2,O+6CO,2,+Pi+12NADPH+12H,+,二、植物呼吸代谢途径,（三）其它代谢途径,2,、乙醛酸循环（,GAC,）,油料种子萌发时，储藏的脂肪酸和甘油，脂肪酸经,-,氧化分解为乙酰,CoA,在乙醛酸循环体内，乙酰,CoA,通过一个产生乙醛酸的环式酶促反应过程进行转化，称为乙醛酸循环（,GAC,）,三、呼吸链和电子传递,糖酵解和三羧酸循环中所产生的,NADH,+,，,H,+,和,FADH,2,不能直接与游离的氧分子结合，需要经过电子传递链传递后，才能与氧结合。,呼吸链亦称电子传递链，是定位于线粒体内膜按一定顺序排列的多个电子传递体组成的将电子传递到分子氧的“轨道”。能将呼吸底物氧化降解中脱下的,H(H,+,+,传递到,e),或电子，最终传递到分子氧。电子传递链的传递体可分为氢传递体和电子传递体。,三、呼吸链和电子传递,氢传递体,：包括脱氢酶的辅助因子，主要有：,NAD,（即辅酶,）、黄素单核苷酸（,FMN,）和黄素腺嘌呤二核苷酸（,FAD,），辅酶,Q,（,UQ,）等。它们都能既传递电子，也传递质子。,电子传递体,：细胞色素体系和某些黄素蛋白（,FP,）、铁硫蛋白（,Fe-S,），它们只传递电子。,这些传递体形成的呼吸链有两条：,第一条：,NADH,FMN,UQ,Cyta,3,O,2,称为,NADH,呼吸链,。,第二条：琥珀酸,FADH,UQ,Cya,3,O,2,称为,FADH,呼吸链,。,三、呼吸链和电子传递,植物线粒体内膜上的电子传递链和,ATP,合酶,四、,影响呼吸作用的因素,（一）内部因素,不同植物具有不同的呼吸速率。,喜温植物高于耐寒，草本大于木本,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，以及与氧气接触程度不同，所以呼吸速率有很大的差异。,生殖器官大于营养器官。,同一器官的不同组织，在呼吸速率上彼此也很不相同。,同一花内雌蕊最高、雄蕊次之、花萼最低。,同一器官在不同的生长过程中，呼吸速率亦有极大的变化。,对于叶片，幼嫩时呼吸速率较高，长大后下降，衰老时有所上升，衰老后期下降至微弱。,四、,影响呼吸作用的因素,（一）外部因素,1,、温度,呼吸的最低、最适和最高温度称温度三基点。,2,、氧气和二氧化碳,O,2,供应不足,长时间无氧呼吸致使植物死亡。,CO,2,是呼吸作用的最终产物，当外界环境中,CO,2,浓度增高时，脱羧反应减慢，呼吸,作用受到抑制。,3,、水份,植物组织的含水量与呼吸作用有密切的关系。在一定范围内，呼吸速率随组织含,水量的增加而升高。,4,、,机械损伤,机械损伤会加快呼吸速率。,