最新中国科学院大学植物生理学课件：第四章植物的呼吸作用

糖酵解途径化学历程
1.己糖的活化是糖酵解的起始 阶段。己糖在己糖激酶作用下， 消耗两个ATP逐步转化成果糖-1， 6二磷酸(F-1，6-BP)
2.己糖裂解，即F-1，6-BP在 醛缩酶作用下形成甘油醛-3磷酸和二羟丙酮磷酸，后者在 异构酶(isomerase)作用下可 变为甘油醛-3-磷酸
3.丙糖氧化甘油醛-3-磷酸氧化 脱氢形成磷酸甘油酸，产生1个 ATP和1个NADH，同时释放能量
呼吸放热，可提高植 物体温，有利于种子 萌发、幼苗生长、开 花传粉、受精等
• 2.中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料
呼吸作用在分解有机物质过 程中产生许多中间产物，其 中有一些中间产物化学性质 十分活跃，如丙酮酸、α-酮 戊二酸、苹果酸等，它们是 进一步合成植物体内新的有 机物的物质基础。当呼吸作 用发生改变时，中间产物的 数量和种类也随之而改变， 从而影响着其他物质代谢过 程。呼吸作用在植物体内的 碳、氮和脂肪等代谢活动中 起着枢纽作用。
• 糖酵解过程中糖的氧化分解是在没有分子氧的参与下进行的，其 氧化作用所需要的氧来自水分子和被氧化的糖分子
• 在糖酵解过程中，每1mol葡萄糖产生2mol丙酮酸时，净产生 2molATP和2molNADH+H+
• 糖酵解的总反应可归纳为： • C6H12O6+2NAD++2ADP+2H3PO4→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP
二、无氧呼吸
• 生活细胞在无氧条件下进行戊糖磷酸途径、酒精 发酵和乳酸发酵。糖酵解实际上是丙酮酸的无氧 降解，反应在细胞质中进行。
• 高等植物无Fra Baidu bibliotek呼吸，包括了从己糖经糖酵解形成 丙酮酸，随后进一步产生乙醇或乳酸的全过程。 植物在无氧条件下通常是发生酒精发酵（alcohol fermentation）。
授有机物的转变和运输过程
二 呼吸作用的生理意义
• 呼吸作用对植物生命活动具有十分重要 的意义，主要表现在以下几个方面
1.为植物生命活动提供能量
除绿色细胞可直接利用光能进行 光合作用外，其它生命活动所需 的能量都依赖于呼吸作用。呼吸 作用将有机物质生物氧化，使其 中的化学能以ATP形式贮存起来。 当ATP在ATP酶作用下分解时，再 把贮存的能量释放出来，以不断 满足植物体内各种生理过程对能 量的需要(图)，未被利用的能量 就转变为热能而散失掉
• 表现在电子传递系统的多样性和末端氧化酶的多 样性
第二节 植物的呼吸代谢途径
• 在高等植物中存在着 多条呼吸代谢的生化 途径化这是植物在长 期进化过程中，对多 变环境条件适应的体 现。在缺氧条件下进 行酒精发酵和乳酸发 酵，在有氧条件下进 行三羧酸循环和戊糖 磷酸途径，还有脂肪 酸氧化分解的乙醛酸 循环以及乙醇酸氧化 途径等
被还原为乙醇CH3CHO＋NADH＋H+→CH3CH2OH＋NAD+ • 在缺少丙酮酸脱羧酶而含有乳酸脱氢酶(lactic acid
• 4．为代谢活动提供还原力
·呼吸过程中形成的NAD（P）H， UQH2等可为一些还原过程提供还原力
高等植物呼吸代谢的特点
• 复杂性：呼吸作用的整个过程是一系列复杂的酶 促反应
• 物质代谢和能量代谢的中心：它的中间产物又是 合成多种重要有机物的原料，起到物质代谢的枢 纽作用
• 呼吸代谢的多样性：表现在呼吸途径的多样性。 如植物呼吸代谢并不只有一种途径，不同的植物、 同一植物的不同器官或组织在不同的生育时期、 不同环境条件下，呼吸底物的氧化降解可以走不 同的途径
• 生物体中重要的发酵作用有酒精发酵和乳酸发酵。在酒精 发酵(alcohol fermentation)过程中,糖类经过糖酵解生 成丙酮酸。然后,丙酮酸先在丙酮酸脱羧酶(pyruvic acid decarboxylase)作用下脱羧生成乙醛
• CH3COCOOH→CO2＋CH3CHO • 乙醛再在乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase)的作用下，
中国科学院大学植物生理学 课件：第四章植物的呼吸作
用
内容简介
• 第一篇主要讲述了植物如何合成初级有机 物并将光能贮藏在有机物之中
• 本篇主要讨论植物体内的物质和能量的转 变过程：
• 其中第四篇“植物的呼吸作用”主要讲解 能量的转变，也涉及到一些物质转变问题
• 第五章“植物体内的有机物代谢” • 第六章“植物体内的有机物运输”主要讲
一、糖酵解
• 己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程，称为糖酵 解（glycolysis）。整个糖酵解化学过程于1940 年得到阐明。为纪念在研究这一途径中有突出贡 献的三位生物化学家：G.Embden,O.Meyerhof和 J.K.Parnas，又把糖酵解途径称为 EmbdenMeyerhofParnas途径，简称EMP途径（EMP pathway）。糖酵解普遍存在于动物、植物、微生 物的细胞中
• 3.在植物抗病免疫方面有着重要作用
• 植物和病原微生物的相互作用中，植物依 靠呼吸作用氧化分解病原微生物所分泌的 毒素，以消除其毒害
• 植物受伤或受到病菌侵染时，也通过旺盛 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
• 呼吸作用的加强还可促进具有杀菌作用的 绿原酸、咖啡酸等的合成，以增强植物的 免疫能力
• 在无氧条件下，通过酒精发酵或乳酸发酵，实现 了NAD+的再生，这就使糖酵解得以继续进行
• 无氧呼吸过程中葡萄糖分子的大部分能量仍保存在丙酮酸、 乳酸或乙醇分子中。可见，发酵作用的能量利用效率是很 低的，有机物质耗损大，而且发酵产物酒精和乳酸的累积， 对细胞原生质有毒害作用
• 长期进行无氧呼吸的植物会受到容易伤害，甚至会死亡
（二）糖酵解的生理意义
1.糖酵解普遍存在于生物体中，是有氧呼吸和无氧呼吸途径的共同部分
2.糖酵解的产物丙酮酸的化学性质十分活跃， 可以通过各种代谢途径，生成不同的物质
3.通过糖酵解产生ATP和NADH，生物体 可获得生命活动所需的部分能量
4. 糖酵解途径中，除了由己糖激酶、磷酸果糖 激酶、丙酮酸激酶等所催化的反应以外，多数反 应均可逆转，这就为糖异生作用提供了基本途径