植物生理生化 第七章 植物的呼吸作用课件.ppt

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1、植物生理生化 Plant Physiology and Chemistry,潘瑞炽主编(第七版)甘肃农业大学园林专业,第四章 植物的呼吸作用,第一节 植物呼吸作用的代谢途径第二节 影响植物呼吸作用的因素,第一节 植物呼吸作用的代谢途径,一、呼吸作用的概念及其生理意义(一)呼吸作用的概念(二)呼吸作用的生理意义二、糖代谢(一)糖的无氧降解(糖酵解)(二)糖的有氧降解三、电子传递与氧化磷酸化(一)电子传递链的组成(二)氧化磷酸化(三)末端氧化酶系统,第七章 植物的呼吸作用,一、呼吸作用的概念及其生理意义,(一)呼吸作用的概念(二)呼吸作用的生理意义,第七章 植物的呼吸作用,(一)呼吸作用的概念,有

2、氧呼吸:是指细胞利用O2,将有机物彻底氧化分解,形成CO2和H2O,同时释放能量的过程。无氧呼吸:是指细胞在无氧条件下,把有机物分解成为不彻底的氧化产物,同时释放能量的过程。,第七章 植物的呼吸作用,(二)呼吸作用的生理意义,呼吸作用提供植物生命活动所需的大部分能量。呼吸代谢中间产物又是许多重要生物大分子(蛋白质、核酸、脂类、色素等)合成原料的源泉。,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,二、糖代谢,(一)糖酵解(二)三羧酸循环(三)磷酸戊糖途径,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,(一)糖酵解,糖酵解(Glycolysis):是指在细胞质内所发生的,由葡萄糖直接分解为丙

3、酮酸的过程;该途径又称EmbdenMeyerhofParnus途径,简称EMP途径。特点:反应物是葡萄糖,产物是丙酮酸,没有彻底氧化;产生的能量少,但其中许多物质是细胞代谢的重要中间物;不需要O2。,第七章 植物的呼吸作用,1、丙酮酸的形成,第七章 植物的呼吸作用,2、丙酮酸的去向,第七章 植物的呼吸作用,3、丙酮酸生成乙酰CoA,第七章 植物的呼吸作用,(二)三羧酸循环,三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA):是生物体内普遍存在的代谢途径,循环中几个主要中间代谢物含有三个羧基的柠檬酸,又称为柠檬酸循环或Krebs循环。,第七章 植物的呼吸作用,1、-酮戍二酸脱

4、氢酶复合体,-酮戍二酸脱氢酶复合体:-酮戍二酸脱羧酶,二氢硫辛酸转琥珀酰基转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,CoA-SH,FAD,NAD+,硫辛酸,Mg2+,硫胺素焦磷酸(TPP+)。,第七章 植物的呼吸作用,2、三羧酸循环的生物学意义,三羧酸循环是机体将糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。三羧酸循环既是糖、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。,第七章 植物的呼吸作用,(三)磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway):同糖酵解过程一样,也是在细胞质内进行的一种葡萄糖直接氧化降解的过程。,第七章 植物的呼吸作用

5、,1、磷酸戊糖途径的特点,磷酸戊糖途径不经糖酵解,葡萄糖直接脱羧,脱氢。磷酸戊糖途径是非氧化的分子间基因转移,重排。磷酸戊糖途径所有的酶都在细胞浆中,所以PPP在细胞浆中进行。,第七章 植物的呼吸作用,2、磷酸戊糖途径的生理意义,中间产物是生物合成的重要原料:如RU5P和R5P是核酸的合成原料;GAP与EMP相沟通;F6P,7-P-景天庚酮糖(SBP)使呼吸与光合作用联系。脂肪合成需要NADPH供给:NADPH能被植物线粒体氧化形成ATP。与植物的抗病性相关:4-P-赤藓糖和GAP可以合成莽草酸,它是多种具抗病作用的多酚物质的前体,如木质素、花菁苷等。,第七章 植物的呼吸作用,三、电子传递与氧

6、化磷酸化,(一)电子传递链的组成(二)氧化磷酸化(三)末端氧化酶系统,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,(一)电子传递链的组成,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。电子传递体:包括细胞色素系统、黄素蛋白、铁硫蛋白等。呼吸链传递电子的顺序:NAD+FADCoQ细胞色素系统O2。,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,(二)氧化磷酸化,氧化磷酸化(oxidative phosphorylation):是指在生物氧化中伴随着ATP生成的作用;一般有两种,即底物水平磷酸化和氧

7、化磷酸化。,第七章 植物的呼吸作用,1、底物水平磷酸化,底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation):指底物脱氢(或脱水),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应直接偶联ATP的生成。,第七章 植物的呼吸作用,2、氧化磷酸化,氧化磷酸化(oxidative phosphorylation):是指电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程;它是需氧生物合成ATP的主要途径。,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,(三)末端氧化酶系统,末端氧化酶(termi

8、nal oxidase):是指处于生物氧化作用一系列反应的最末端,将底物脱下的氢或电子传递给氧,并形成H2O或H2O2的氧化酶类。主要类型:包括细胞色素氧化酶、交替氧化酶、酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、乙醛酸氧化酶、黄素氧化酶等。,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,第七章 植物的呼吸作用,第一节 植物呼吸作用的代谢途径第二节 影响植物呼吸作用的因素,第七章 植物的呼吸作用,光合作用与呼吸作用的区别,第七章 植物的呼吸作用,第二节 影响植物呼吸作用的因素,一、呼吸作用度量指标(一)呼吸强度*(二)呼吸商二、影响呼吸强度的主要因素*(一)温度(二)氧与二氧化碳的浓

9、度(三)水分三、植物呼吸作用与农业生产(一)呼吸作用与作物栽培(二)呼吸作用与粮食储藏(三)呼吸作用与果蔬贮藏,第七章 植物的呼吸作用,一、呼吸作用度量指标,(一)呼吸强度(二)呼吸商,第七章 植物的呼吸作用,(一)呼吸强度,呼吸强度,又称为呼吸速率(respiratory rate):是代表呼吸强弱的定量指标。根据呼吸作用性质,呼吸强度常用单位时间单位植物组织(干重,鲜重)所吸收的O2或放出CO2的数量表示;有时也可以单位时间内植物组织干重或鲜重的损失数量来表示。,molg-lh-1,molm-2s-1,lg-lh-1,第七章 植物的呼吸作用,(二)呼吸商,呼吸商(respiratory q

10、uotient,RQ):又称呼吸系数,是指植物组织在一定时间内,释放CO2与吸收O2的数量(体积或物质的量)比值。呼吸底物不同,RQ不同:葡萄糖,R.Q=1.0;脂肪、蛋白质,RQ1;有机酸:RQ1。,C6H12O6+6O26CO2+6H2O R.Q=6/6=1.0,C16H32O2+23O216CO2+16H2O R.Q=16/23=0.70,C4H6O5+3O2 4CO2+3H2O R.Q=4/3=1.33,第七章 植物的呼吸作用,二、影响呼吸强度的主要因素,(一)温度(二)氧与二氧化碳的浓度(三)水分,第七章 植物的呼吸作用,(一)温度,最适温度:2535;呼吸最适温度光合最适温度。最低

11、温度:0左右;如冬小麦,0-7,松树针叶,-25。最高温度:3545。,第七章 植物的呼吸作用,(二)氧与二氧化碳的浓度,大气中O2占1020时,有氧呼吸;20时,呼吸开始下降;10时,无氧呼吸出现并逐步增强,有氧呼吸迅速下降。氧饱和点(oxygen saturation point):把无氧呼吸停止进行的最低氧含量(10左右)称为无氧呼吸的消失点。,第七章 植物的呼吸作用,长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害?,无氧呼吸产生酒精,酒精使细胞质的蛋白质变性,无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少,植物要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物。没有丙酮酸氧化过程,缺乏新物质合成的原料。,第七章 植物

12、的呼吸作用,(三)水分,干燥种子,呼吸很微弱,吸水后迅速增加,所以种子含水量是制约种子呼吸强弱的重要因素。整体植物的呼吸速率,随着植物组织含水量的增加而升高。,第七章 植物的呼吸作用,三、植物呼吸作用与农业生产,(一)呼吸作用与作物栽培(二)呼吸作用与粮食储藏(三)呼吸作用与果蔬贮藏,第七章 植物的呼吸作用,(一)呼吸作用与作物栽培,播前浸种,通过控制温度与通气提高种子的呼吸速率,以便促进种子萌发。田间中耕松土和低洼地块开沟排水,均能增加土壤透气性,有效地抑制无氧呼吸。在人工气候室栽培作物,降低夜温以减少呼吸消耗,有利于干物质积累。,第七章 植物的呼吸作用,(二)呼吸作用与粮食储藏,控制进仓种

13、子的含水量,不得超过安全含水量:油料种子含水量68,淀粉种子1012时,呼吸极微弱,可以安全贮藏。注意库房的通风,增高CO2含量,降低O2含量,或充N贮藏。,第七章 植物的呼吸作用,(三)呼吸作用与果蔬贮藏,呼吸跃变(respiratory climacteric):当果实成熟到一定时期,其呼吸速率突然增高,最后又突然下降的现象。贮藏措施:降低温度,如香蕉的最适温度是1114,苹果是4;增加CO2和N2的浓度,降低O2浓度(3-6%)。,第七章 植物的呼吸作用,复习思考题,名词解释:呼吸速率;呼吸跃变;末端氧化酶系统;三羧酸循环。糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径的主要化学历程和生理意义如何?如何协调温度、湿度及气体关系做好粮食、果蔬的安全储藏。分析下列措施,并说明它们的作用:将果蔬存在低温下;小麦、水稻等粮食储藏之前要晒干;给作物中耕松土。,第七章 植物的呼吸作用,

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