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1、第四章呼吸作用,代谢,合成代谢,分解代谢,（光合作用）,体内物质代谢,外界吸收物质代谢,（糖、蛋白质、脂类和核酸）,植物体内的物质和能量的转化和利用,呼吸作用,产生能量,有机物的运输,第五章植物的呼吸作用,生物的新陈代谢可概括为两类反应：1.同化作用(assimilation)-把非生活物质转化为生活物质。2.异化作用（disassimilation）-把生活物质分解成非生活物质。光合作用属于同化作用；呼吸作用属于异化作用。呼吸作用是所有生物的基本生理功能，是一切生活细胞的共同特征，呼吸停止，也就意味着生命的终止。,第一节呼吸作用的概念和生理意义,一、呼吸的概念,有氧呼吸总反应式和燃烧反应式相
2、同.但是呼吸作用与物质燃烧的主要区别：1.燃烧时,有机物被剧烈氧化散热,呼吸作用中氧化作用分步骤进行,能量逐步释放.一部分能量转移到ATP和NAD(P)H分子中,成为随时可利用的贮备能,另一部分以热的形式放出。2.燃烧是物理过程，呼吸作用是生理过程，在常温、常压下进行。,二、呼吸作用的生理意义,1.为植物生命活动提供能量 呼吸氧化有机物，将其中的化学能以ATP形式贮存起来。当ATP分解时，释放能量以满足各种生理过程的需要。呼吸放热可提高植物体温，有利种子萌发、开花传粉受精等。抗氰呼吸,2.中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料呼吸产生许多中间产物，其中有些十分活跃，是进一步合成其他有机物的物
3、质基础。3.在植物抗病免疫方面有着重要作用 呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒害。植物受伤或受到病菌侵染时，通过旺盛的呼吸，促进伤口愈合，加速木质化或栓质化，以减少病菌的侵染。PPP，多酚氧化酶,第二节呼吸代谢的多样性,多样性,化学途径多样性,呼吸电子传递多样性,末端氧化酶多样性,糖酵解,三羧酸循环,戊糖磷酸途径,一、化学途径多样性,1糖酵解（EMP途径）,己糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程。,1)场所：细胞质2)总反应：C6H12O6+2NAD+2ADP+2H3PO42丙酮酸+2NADH+2H+2ATP3)生理意义：A.是有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径。B.产物丙酮酸化学性质活跃
4、，参与其它物质代谢。C.大部分反应可逆，是糖异生的基本途径。D.提供部分能量，是厌氧生物能量的主要来源。,叶绿体,2三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）,1）场所：线粒体A.外膜：通透性相对大，有利于内外物质交流。B.内膜：通透性小，呼吸电子传递链排列在其上。嵴 内膜向中心内陷，形成片状或管状的皱褶,被称为嵴C.基质：呼吸底物氧化的场所，含大量关键酶,一、化学途径多样性,丙酮酸在有氧条件下进入线粒体，经过三羧酸等一系列物质转化，彻底氧化为水和CO2的循环过程。,2）总反应,一、化学途径多样性,2三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）,丙酮酸+4NAD+FADADP Pi2H2O 3CO2+4NA
5、DH4H+FADH2ATPTCA循环中生成的NADH和FADH2，经呼吸链将H+和电子传给O2生成H2O,同时偶联氧化磷酸化生成ATP。底物水平磷酸化生成ATP。,3ATP,2ATP,3）生理意义：,A.提供生命活动所需能量的主要来源。通过电子传递与氧化磷酸化偶联产生大量ATP。B.是物质代谢的枢纽。起始物乙酰CoA是糖、脂肪、蛋白质三大类物质代谢的枢纽。C.释放CO2D.需O2，接受电子，有氧条件下NAD和FAD才能再生，否则TCA循环受阻。,一、化学途径多样性,2三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）,3戊糖磷酸途径（PPP、HMP途径）,1）反应场所：细胞质2）总反应：G6P2NADPH2
6、ORu5PCO22NADPH2H 3）生理意义：A.产生大量NADPH为体内反应提供还原力。B.为其它物质代谢提供原料。Ru5P可合成核酸。C.重组阶段的酶和产物与光合C3途径相同，可相互交流。D.产生绿原酸、咖啡酸等抗病物质，可增强抗病性。,一、化学途径多样性,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。,核酮糖-5-磷酸,二、呼吸电子传递的多样性,1电子传递链：又称为呼吸链，是传递呼吸代谢中电子和质子的一系列传递体系。2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合成酶催化，使ADP和磷酸合成ATP的过程。,交替氧化酶,4电子传递链,
7、3P/O比：是指氧化磷酸化中每消耗1mol氧时所消耗的无机磷酸摩尔数之比。是代表线粒体氧化磷酸化活力的重要指标。,主路P/O=3,支路P/O=2支路 P/O=1,交替途径P/O=1,二、呼吸电子传递的多样性,4抗氰呼吸（交替途径）,特点：P/O1，能量以热能散失，又称为放热呼吸。在高等植物中抗氰呼吸是广泛存在的,例如天南星科、睡莲科和白星海芋科的花器官与花粉，玉米、水稻、豌豆、绿豆和棉花的种子、马铃薯的块茎、甘薯的块根和胡萝卜的根等。抗氰呼吸的生理意义：A.放热增温，促进植物开花、种子萌发 B.增加乙烯生成，促进果实成熟，促进衰老C.增强抗逆性,二、呼吸电子传递的多样性,在氰化物存在下，某些植
8、物呼吸不受抑制，这种呼吸途径称为抗氰呼吸。,天南星科,玉簪,马蹄莲,白鹤芋,花烛,南蛇棒,海芋,1 线粒体内膜:细胞色素氧化酶和交替氧化酶;2 细胞质：酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶 3 过氧化体:乙醇酸氧化酶。,三、末端氧化酶多样性,处于生物氧化一系列反应的最末端，把电子传递给O2的酶,细胞色素氧化酶,亲合力最高,高,4酚氧化酶,植物组织受伤后呼吸作用增强，这部分呼吸作用称为“伤呼吸”酚醌绿茶和红茶为什么颜色不同?绿茶：鲜叶经杀青揉捻干燥3 个工序红茶：鲜叶经萎淍揉捻发酵干燥4 个工序,二、末端氧化酶多样性,酚氧化酶,液泡,细胞质,第六节影响呼吸作用的因素,一、呼吸作用生理指标判断呼吸作用强度和性
9、质的指标主要有呼吸速率和呼吸商1呼吸速率：单位时间单位重量的植物所放出的CO2的量或吸收的O2的量。C6H12O6+6O2 酶 6CO2+6H2O干物质消耗量 O2吸收量 CO2释放量 氧电极法 红外线CO2气体分析仪,2呼吸商,RQ=放出的CO2量/吸收的O2量呼吸底物种类不同，呼吸商也不同。1、以葡萄糖作为呼吸底物，且完全氧化时，呼吸商是1 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O RQ=6/6=1.0 2、以脂肪或蛋白质为呼吸底物，氧化过程中脱下的氢相对较多(H/O比大)，形成H2O时消耗的O2多，呼吸商小于1，如以棕榈酸作为呼吸底物，：C16H32O2+23O2 16CO2+16H2
10、O RQ=16/23=0.7 3、以有机酸等含氧较多的有机物作为呼吸底物,呼吸商则大于1，如柠檬酸的呼吸商为1.33。C6H8O74.5O2 6CO24H2O RQ=6/4.5=1.33,一、呼吸作用生理指标,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值叫做呼吸商，又称呼吸系数（RQ）。,二、内部因素对呼吸速率的影响,细菌、真菌高等植物喜温植物耐寒植物草本植物木本植物,一般而言，凡是生长快的生长慢的 1不同物种呼吸速率不同,2不同器官呼吸速率不同,生殖器官营养器官，雌蕊雄蕊花瓣花萼，茎顶端茎基部，种子胚胚乳，多年生植物春季冬季，受伤感病的正常健康的,1温度,三、外界条件对呼吸速率
11、的影响,2O2,三、外界条件对呼吸速率的影响,无氧呼吸消失点:无氧呼吸停止进行的最低氧含量(10%左右)。氧饱和点:在氧浓度较低的情况下，有氧呼吸随氧浓度的增大而增强，但增至一定程度时，有氧呼吸就不再增强时的氧浓度。过高：活性氧代谢形成自由基，损伤细胞。过低:(1)无氧呼吸产生酒精(2)能量不足，有机物过度消耗(3)缺少代谢重要的中间产物，如:乙酰CoA,3CO2,二氧化碳是呼吸作用的最终产物，当外界环境中二氧化碳浓度增高时，脱羧反应减慢，呼吸作用受到抑制。,三、外界条件对呼吸速率的影响,4H2O,种子：干燥种子的呼吸作用很微弱。吸水后，呼吸速率迅速增加。整体植物：接近萎蔫时，呼吸速率有所增加
12、，如萎蔫时间较长，呼吸速率下降。,第七节呼吸作用与农业生产,一、呼吸作用与作物栽培例如水稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻堆，目的是控制温度和通气，保证呼吸的顺利进行。在秧苗期湿润管理，寒潮来临时灌水护秧，寒潮过后，适时排水，是为了根系得到充足的氧气。,二、呼吸与粮食贮藏,1、控制水分：种子的含水量不得超过安全含水量。要晒干进仓、保持仓库干燥。否则，呼吸旺盛消耗大量贮藏物质，呼吸放出热量和水分，会提高粮堆温度和湿度，有利于微生物活动，易导致粮食的变质，使种子丧失发芽力和食用价值。2、降温：注意库房的通风降温，在能够忍受的范围内，温度越低，种子活力衰减的速度越慢。3、控制气体成分：可对库房内空气成
13、分加以控制，适当增高二氧化碳含量和降低氧含量。或将粮仓中空气抽出，充入氮气，达到抑制呼吸，安全贮藏的目的。,三、呼吸作用与果蔬贮藏,1、呼吸跃变现象：当果实成熟到一定时期，其呼吸速率突然增高，然后又迅速下降的现象称之为呼吸跃变现象。2、类型：按成熟过程中是否出现呼吸跃变将果实分两类:呼吸跃变型，如苹果、梨、香蕉、番茄、猕猴桃、杏等；非呼吸跃变型，如柑橘、葡萄、菠萝、樱桃、草莓、绿色蔬菜等。3、贮藏方法：1）降低温度 根据贮藏物选择适宜的温度，大多数果实45，喜温果蔬12 左右，香蕉11142）气调贮藏 适当增加C02浓度，降低氧浓度，排除乙烯，充以氮气。,3、贮藏方法,乙烯吸附剂一般由沸石、铝、过氧化钙、高锰酸钾等自体保藏法：由于果蔬本身不断呼吸，放出CO2，在密闭环境里，CO2逐渐增多，抑制了呼吸的进行。“隔夜愁变成百日鲜”。气调库：美国和以色列的柑橘总贮藏量的50以上是气调贮藏；法国、意大利以及荷兰等气调苹果均达贮藏总量的50-70。我国气调贮藏库保鲜也发展很快。1978年在北京建成我国第一座气调库，广州、大连、烟台等地也有了气调库，用来保鲜苹果、猕猴桃、洋梨和枣等。,三、呼吸作用与果蔬贮藏,
