第04章 呼吸作用

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(一)化学历程 1.氧化阶段:释放CO 1.氧化阶段:释放CO2,不可逆 氧化阶段 2.非氧化阶段: 2.非氧化阶段:可逆 非氧化阶段 3.总反应( 3.总反应(图4-5) 总反应
葡萄糖+12( 葡萄糖-6-P+12NADP++7H2O→6CO2+12(NADPH+H+)+H3PO4
3.光合作用与呼吸作用的比较 3.光合作用与呼吸作用的比较
区别
联系: 联系: 1.拥有相同的辅酶ADP和 1.拥有相同的辅酶ADP和NADP+ 拥有相同的辅酶ADP 2.光合碳循环与PPP相似 2.光合碳循环与PPP相似 光合碳循环与PPP 3.光合释放的氧气可供呼吸利用,呼吸释放的二氧化碳可供光合同化。 3.光合释放的氧气可供呼吸利用,呼吸释放的二氧化碳可供光合同化。 光合释放的氧气可供呼吸利用
二、呼吸作用的生理意义 1.提供植物生命活动所需的能量。 1.提供植物生命活动所需的能量。 提供植物生命活动所需的能量 2.提供有机物合成的原料。 2.提供有机物合成的原料。 提供有机物合成的原料 3.增强植物对伤、病的抵抗能力。 3.增强植物对伤、病的抵抗能力。 增强植物对伤
第二节 植物的呼吸代谢途径
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二、三羧酸循环(TCA) 三羧酸循环(TCA) (一)线粒体的结构和功能(图4-3) 线粒体的结构和功能( (二)化学历程(图4-4) 化学历程(
+2FAD+2(GDP+Pi) 2CH3COCOOH+8NAD++2FAD+2(GDP+Pi)+6H2O→6CO2+8NADH+2FADH2+2GTP
(三)三羧酸循环的特点 (1)TCA的脱羧反应是呼吸释放出CO2的来源。 TCA的脱羧反应是呼吸释放出CO 的来源。 的脱羧反应是呼吸释放出 (2)进行一次TCA,分解1分子乙酰CoA。 进行一次TCA,分解1分子乙酰CoA。 TCA CoA (3)TCA逐步脱氢而氧化,一次循环,5次脱氢。 TCA逐步脱氢而氧化,一次循环, 次脱氢。 逐步脱氢而氧化 (4)TCA正常运转需要氧。 TCA正常运转需要氧。 正常运转需要氧
茶叶 马蹄莲
第四节 呼吸过程中能量的储存和利用
1.有氧呼吸能量的转化 1.有氧呼吸能量的转化 EMP—TCA——呼吸链 ETC) 呼吸链( EMP—TCA——呼吸链(ETC) TCA 1摩尔葡萄糖完全氧化,一般认为产生38摩尔ATP 摩尔葡萄糖完全氧化,一般认为产生38摩尔ATP 38摩尔 或36摩尔ATP。能量利用率40%左右。 36摩尔ATP。能量利用率40%左右。 摩尔ATP 40%左右 2.PPP的能量转化 2.PPP的能量转化
[ATP]+1/2[ADP]
能荷( ) 能荷(EC)=
[ATP]+ [ADP]+[AMP]
正常细胞的能荷为0.75—0.95 正常细胞的能荷为
巴斯德.L
第六节 影响呼吸作用的因素
一、呼吸强度和呼吸商
放出CO2(摩尔数) 放出CO 摩尔数) R.Q = ———————— 吸收O 摩尔数) 吸收O2(摩尔数) 种子萌发呼吸伤的变化( 种子萌发呼吸伤的变化(图4-11a) 11a 生理意义
植 物 体 内 主 要 的 呼 吸 途 径
糖 酵 解 途 径
线粒体的结构
三 羧 酸 循 环 的 过 程
戊糖磷酸途径的过程
葡萄糖 ATP ATP ADP
葡萄糖-6-P 葡萄糖 6-P-葡萄糖酸 葡萄糖酸
NDAP+ NDAPH NDAP+
核酮糖-5-P 核酮糖 木酮糖-5-P 木酮糖 甘油醛-3-P 甘油醛 果糖-1, 二 果糖 ,6-二P 磷酸二羟丙酮 果糖-6-P 果糖 甘油醛-3-P 甘油醛
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一、呼吸途径的化学历程 二、呼吸调控与农业生产
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思考题
1.植物呼吸代谢的多条路线有何生物学意义? 1.植物呼吸代谢的多条路线有何生物学意义? 植物呼吸代谢的多条路线有何生物学意义 2.为什么说长时间的无氧呼吸会使陆生植物受伤, 2.为什么说长时间的无氧呼吸会使陆生植物受伤,甚至死 为什么说长时间的无氧呼吸会使陆生植物受伤 亡? 3.TCA循环、PPP、EMP途径各发生在细胞的什么部位?各 TCA循环、PPP、 途径各发生在细胞的什么部位? TCA循环 途径各发生在细胞的什么部位 有何生理意义? 有何生理意义? 4.如何协调温度、湿度及气体的关系来做好果蔬的贮藏? 4.如何协调温度、湿度及气体的关系来做好果蔬的贮藏? 如何协调温度 5.呼吸作用与谷物种子贮藏的关系如何? 5.呼吸作用与谷物种子贮藏的关系如何? 呼吸作用与谷物种子贮藏的关系如何 6.为什么说油料种子播种时应注意适当浅播? 6.为什么说油料种子播种时应注意适当浅播? 为什么说油料种子播种时应注意适当浅播 名词解释: 名词解释:呼吸商 温度系数 呼吸跃变 呼吸作用
糖酵解——三羧酸循环 糖酵解 三羧酸循环——呼吸链 呼吸链 三羧酸循环 磷酸戊糖途径 糖酵解——酒精或乳酸发酵途径 酒精或乳酸发酵途径 糖酵解 高等植物的呼吸代谢存在多条途径(图4-1)。 高等植物的呼吸代谢存在多条途径( 一、糖酵解 葡萄糖在无需氧状态下分解成丙酮酸的一系列反 应过程,称为糖酵解( EMP途径 途径)。 应过程,称为糖酵解( EMP途径)。 反应在细胞质中进行。 反应在细胞质中进行。
二、内部因素 1.植物种类 器官、 植物种类、 1.植物种类、器官、发育年龄 2.原生质 线粒体、ATP/ADP比 原生质、 2.原生质、线粒体、ATP/ADP比、呼吸底物 三、外部因素 1.温度 温度( 11b 1.温度(图4-11b) 温度系数 3.水分 3.水分 2.氧与二氧化碳的浓度(图4-11cd) 2.氧与二氧化碳的浓度( 11cd) 氧与二氧化碳的浓度 cd 4.机械伤害 4.机械伤害
电子传递与氧化磷酸化
反应定位于线粒体内膜(图4-6)。 反应定位于线粒体内膜(
氢传递体: FMN、FAD、 氢传递体:NAD+、FMN、FAD、UQ 电子传递体:细胞色素系统、 电子传递体:细胞色素系统、黄素蛋白和铁硫蛋白
呼吸链包括5种蛋白复合体:复合体Ⅰ--Ⅴ 呼吸链包括5种蛋白复合体:复合体Ⅰ--Ⅴ,依 次为NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、 次为NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、Cytobc1复合物、 NADH脱氢酶 复合物、 细胞色素氧化酶、ATP合酶 细胞色素氧化酶、ATP合酶
第四章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
呼吸作用
呼吸作用的概念及生理意义 植物的呼吸代谢途径 电子传递和氧化磷酸化 呼吸过程中能量的储存和利用 呼吸作用的调节和控制 影响呼吸作用的因素
第七节 呼吸作用与农业生产
第一节 呼吸作用的概念及意义和场所 一、呼吸作用的概念 生活细胞内的有机物质, 生活细胞内的有机物质,在一系列酶的催化下逐 步氧化分解释放出能量的过程。 步氧化分解释放出能量的过程。 有氧呼吸 C6H12O6+6O2 无氧呼吸 C6H12O6 C6H12O6

X(与氧无关) ATP + X(与氧无关)
氧化磷酸化的机理 化学渗透学说( 化学渗透学说(图4-7) 氧化磷酸化与光合磷酸化的区别: 氧化磷酸化与光合磷酸化的区别: (1)磷酸化反应定位不同 (2)建立质子电化学梯度的高能电子来源不同 (3)质子定向移动的方向相反
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三、末端氧化酶系统(图4-8) 末端氧化酶系统( (一)细胞色素氧化酶 (二)交替氧化酶—抗氰呼吸 交替氧化酶 抗 (三)线粒体外的末端氧化酶 1.酚氧化酶 1.酚氧化酶 2.抗坏血酸氧化酶 2.抗坏血酸氧化酶 3.乙醇酸氧化酶体系 3.乙醇酸氧化酶体系
(二)磷酸戊糖途径的生理意义 1.扩大了植物的适应性 1.扩大了植物的适应性 2.中间产物在生理活动中十分活跃 2.中间产物在生理活动中十分活跃 3.形成大量NADPH+H 3.形成大量NADPH+H+ 形成大量 4.与植物抗伤、 4.与植物抗伤、病等有关 与植物抗伤
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第三节 一、呼吸链
第七节 呼吸作用与农业生产
一、呼吸作用的调控与作物栽培 二、呼吸作用与粮油种子的贮藏(图4-12) 呼吸作用与粮油种子的贮藏( 12) 三、呼吸作用果蔬的贮藏 1.果实成长、成熟过程中呼吸作用变化规律: 1.果实成长、成熟过程中呼吸作用变化规律: 果实成长 “呼吸跃变”(图-13) 呼吸跃变” 13) 2.果蔬的贮藏、 2.果蔬的贮藏、运输 果蔬的贮藏
二、氧化磷酸化 1.底物水平磷酸化 1.底物水平磷酸化 X~ P + ADP 2.氧化磷酸化 2.氧化磷酸化 氧化磷酸化是指在ATP合酶催化下, 氧化磷酸化是指在ATP合酶催化下,与电子传递 是指在ATP合酶催化下 相偶联,将ADP和磷酸合成ATP的过程。 相偶联, ADP和磷酸合成ATP的过程。 和磷酸合成ATP的过程 两个电子传递体释放的能量大于35.5kJ/mol, 两个电子传递体释放的能量大于35.5kJ/mol,可 35.5kJ/mol 以合成1 以合成1molATP. 磷氧比(P/O) 每消耗1mol氧由ADP合成ATP的 氧由ADP合成ATP 磷氧比(P/O): 每消耗1mol氧由ADP合成ATP的 mol数 mol数。
第五节
呼吸作用的调节和控制
一、巴斯德效应和EMP的调节 巴斯德发现氧气抑制酒精发酵, 巴斯德发现氧气抑制酒精发酵,减少糖类的分解和 糖酵解产物的积累的现象,即氧可以的效应。 糖酵解产物的积累的现象,即氧可以的效应。 EMP的过程受到柠檬酸 ATP、ADP、Pi的调节 的过程受到柠檬酸、 的调节。 EMP的过程受到柠檬酸、ATP、ADP、Pi的调节。柠 檬酸、ATP的抑制 的抑制; ADP、Pi起促进作用 起促进作用( 10) 檬酸、ATP的抑制; ADP、Pi起促进作用(图4-10) 二、PPP和TCA的调控 高抑制PPP,NADH/NAD 高抑制TCA TCA( 11) NADPH/NDAP+高抑制PPP,NADH/NAD+高抑制TCA(图4-11)。 三、能荷调节
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(四)生理意义 1.生命活动所需能量的主要来源 1.生命活动所需能量的主要来源 2.物质代谢的枢纽 2.物质代谢的枢纽 三、磷酸戊糖途径 以磷酸戊糖为主要中间产物的已糖生物氧化过 程,简称PPP途径或HMP途径。 简称PPP途径或HMP途径。 PPP途径或HMP途径 反应定位于细胞质。 反应定位于细胞质。 细胞质 脱氢酶的辅酶为NADP 脱氢酶的辅酶为NADP+。
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(一)化学历程 1.糖的活化阶段 1.糖的活化阶段 2.六碳糖裂解阶段 2.六碳糖裂解阶段 3.氧化阶段 3.氧化阶段 化学历程( 化学历程(图4-2,P102) P102) C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP (二)糖酵解的生理意义 1.产生生物可利用的能量形式 1.产生生物可利用的能量形式——ATP 产生生物可利用的能量形式 ATP 2.为合成反应提供原料 2.为合成反应提供原料 3.有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径 3.有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径
酶 酶 酶
O+能量 2870KJ.mol 能量( 6CO2+6H2O+能量(2870KJ.mol-1)
能量(226KJ 2C2H5OH+2CO2+能量(226KJ.mol-1) CHOHCOOH+能量(197KJ 能量(197 2CH3CHOHCOOH+能量(197KJ.mol-1)
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Cyta3
1/2O2
H2O ADP+Pi ATP H+
化学渗透学说
呼吸作用的末端氧化酶系统 呼吸作用的末端氧化酶系统
葡萄糖 果糖 6-磷酸葡萄糖酸
NDAPH
核糖-5-P 核糖 景天庚糖-7-P 景天庚糖 赤藓糖-4-P 赤藓糖 木酮糖-5-P 木酮糖
呼吸链的组成和定位 呼吸链的组成和定位
H+ 膜间空隙 膜间空隙 Ⅰ Fe-S FMN 基质 NADH NAD+ Ⅲ H+
Cytc
H+
H+

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