呼吸与代谢
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光合作用的意义：合成有机物，贮存能量，放出氧气。
第二节 呼吸作用指标
一、呼吸强度（速率、速度） respiratory intensity (respiratory rate) 单位时间、单位物质的鲜重、干重或细胞所消耗 的氧气量或放出的二氧化碳量。如O2mg/g.hr 。
(光合单位常用CO2mg/dm2.hr、CO2μmol/m2.s)
三、酚类(phenol)
是芳香族环上的氢原子被羟基或功能衍生物取代后生成 的化合物
种类
碳架
例子
简单苯丙酸类 C6--C3 桂皮酸、香豆酸、咖啡酸、阿魏酸 苯丙酸内酯 C6--C3 香豆素
苯甲酸衍生物 C6--C1 水杨酸、没食子酸、原儿茶酸 木质素 [ C6--C3 ]n 木质素
类黄酮类 [ C6--C3--C6 ] 花色素苷、黄酮(醇)、异黄酮 鞣质 [ C6--C3--C6 ]n 缩合鞣质、可水解鞣质
CH3 异戊烯焦磷酸(IPP)
OH OH
单位数 碳原子数 种类
例子
2
10 单萜 柠檬酸、莽牛儿醇、沉香醇、百
里酚、樟脑、侧柏醇、除虫菊
3
15 倍半萜 法呢醇、姜烯、β-丁香烯、桉叶
醇、薄荷醇、柠檬烯、棉酚
4
20 双萜 植醇、树脂酸、赤霉素、紫杉醇
6
30 三萜 鱼鲨烯、三萜醇、三萜酸、固醇
8
40 四萜 胡萝卜素、叶黄素
②有些使植物具有一定颜色和香味，可以吸引昆 虫、动物进行授粉、传播种子，也有些具防天敌 、抗病作用。
③有些对植物生理意义不明，但对人很重要。可 作药物原料(生物碱)、工业原料(香料、油)等。
二、萜类(terpene)
由异戊二烯化合物聚合构成
头 CH2 = C—CH = CH2 尾
CH3
O
O
CH2 = C—CH CH2 –O—P—O—P OH
酒石酸：
18 CO2 + 17 H2O RQ = 18/25.5 = 0.71
2C4H6O6 + 5O2
8 CO2 + 6 H2O RQ = 8/5 = 1.6
1、不同呼吸底物RQ不同
2、无氧呼吸
3、植物体内物质在不断转化合成等，糖脂可 互相转变，油脂转为糖，是氧化过程，要吸 氧，RQ变小，反之变大。放出二氧化碳被用 于羧化作用则RQ变小。等等。
丙二酰CoA
烟碱
其他AA
Asp族AA OAA TCA环 α-KG Glu族AA Pro
嘌呤核苷酸
琥珀酰CoA
卟啉
次生物质：由碳水化合物、脂肪、氨基酸等有机 物代谢衍生出来的物质。极大部分次生物质不再 参与代谢，贮存于液泡等处，是代谢最终产物。
重要性：①有些次生物质是植物生命活动所必需 的，如叶绿素、类胡萝卜素、激素。
二、呼吸商 (respiratory quotient RQ)
植物组织在一定时间下放出的二氧化碳与吸进 的氧气的比。 RQ = CO2 mol
O2 mol
碳水化合物：
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
油酸：
6 CO2 + 12 H2O RQ = 6/6 = 1
C18H24O2 + 25.5O2
>8
>40 多萜 橡胶、杜仲胶、松节油
萜类的生物合成
Pyr + PGA 甲基赤藓醇磷酸
NADPH
ATP
3乙酰CoA 3-甲基羟基戊二酰CoA 甲羟戊酸
5-二磷酸甲羟戊酸 异戊烯焦磷酸(IPP) 二甲丙烯焦磷酸
多异戊烯焦磷酸 牻牛儿牻牛儿焦磷酸 法呢焦磷酸 牻牛儿焦磷酸
多萜
四萜 双萜 三萜 倍半萜 单萜
第四章 呼吸与代谢
呼吸作用的概念和意义 呼吸作用指标 影响呼吸作用的因素 有机物的代谢
第一节 呼吸作用的概念和意义
一、 Concept of respiration
呼吸作用的概念
生物体活细胞将有机物氧化分解释放出 生命活动所需要的能量的过程。 有机物 氧化分解 能量
活细胞
有氧呼吸
呼吸底物：糖、脂肪和蛋白质。常用的呼吸底物是葡萄糖。
4、种子外包坚厚密闭的壳，则不易精确测出 放出二氧化碳与吸收的氧量。
所以要进行综合分析，不是很绝对的。
第三节 影响呼吸作用的因素
一、内因（Internal factors） 不同植物、器官、组织和生育期具有不同的呼
吸速率。
Plants O2μmol/gDW.h 豌豆种子 0.005
大麦幼苗
百度文库
70
番茄根尖 300
草莓叶片不同年龄的呼吸速率
二、外部因素（ Environmental factors ） 1、温度Temperature
最适点≠呼吸最高点
温度系数 Q10 = （t+10）℃时的速率 t℃时的速率
2、水分
大麦种子
含水量呼吸速率 增加倍数
10-12 0.3-0.4 14-15 1.3-1.5 3-4
33 2000 5000
临界含水量 安全含水量
3、氧气 4、二氧化碳 5、机械损伤
第四节 有机物的代谢
一、各种有机物代谢的相互关系
多糖 半纤维素
戊糖
核苷酸 核酸
G
PPP
丁酸
fat
单糖 糖 丙糖磷酸
甘油 + FA
PGA 酵 PEP
酚类化合物
C3途径
解
Ser族AA
Pyr族AA Pyr
酒精、乳酸
类萜化合物 乙酰CoA
C6H12O*6+6O2+6H2O* 6CO*2 +12H2O+G
△G‘=2870KJ(686KCal)/mol
光合作用 CO2+4H2O*
C(H2O)+O*2 +2H2O*+H2O+G
二、 Physiological role of respiration
呼吸作用意义
1、提供植物生命活动所需要的大部分能量 2、有机物氧化分解过程中产生一些活跃的中间产物 ，这些产物进一步合成其他物质，所以呼吸作用是代 谢中心，各生命活动的中间连络者。起了枢纽作用。 3、提高植物抗病力 ①氧化②伤呼吸③合成杀菌物质
酚类的生物合成
4-磷酸-D赤藓糖
磷酸烯醇式丙酮酸
莽草酸途径
乙酰COA
苯丙氨酸
没食子酸
桂皮酸
丙二酸途径
可水解鞣质类
简单酚类 类黄酮类 各种酚类 木质素 缩合鞣质类
四、生物碱(alkaloid) 是一类含氮杂环化合物
主要的几类生物碱
向日葵
60
海芋佛焰花序 2000
细菌
10000
Tissues 仙人掌 茉莉 苹果果实 南瓜雌蕊 玉米叶 丝兰花瓣
O2μl/gFW.h 3.00 120 20-50 290-480 540-680 440-670
CO2释放（mg/gDW.h)
1.5
叶变黄
1
0.5
0
0
20
40
60
80 100 120
叶龄（d）
第二节 呼吸作用指标
一、呼吸强度（速率、速度） respiratory intensity (respiratory rate) 单位时间、单位物质的鲜重、干重或细胞所消耗 的氧气量或放出的二氧化碳量。如O2mg/g.hr 。
(光合单位常用CO2mg/dm2.hr、CO2μmol/m2.s)
三、酚类(phenol)
是芳香族环上的氢原子被羟基或功能衍生物取代后生成 的化合物
种类
碳架
例子
简单苯丙酸类 C6--C3 桂皮酸、香豆酸、咖啡酸、阿魏酸 苯丙酸内酯 C6--C3 香豆素
苯甲酸衍生物 C6--C1 水杨酸、没食子酸、原儿茶酸 木质素 [ C6--C3 ]n 木质素
类黄酮类 [ C6--C3--C6 ] 花色素苷、黄酮(醇)、异黄酮 鞣质 [ C6--C3--C6 ]n 缩合鞣质、可水解鞣质
CH3 异戊烯焦磷酸(IPP)
OH OH
单位数 碳原子数 种类
例子
2
10 单萜 柠檬酸、莽牛儿醇、沉香醇、百
里酚、樟脑、侧柏醇、除虫菊
3
15 倍半萜 法呢醇、姜烯、β-丁香烯、桉叶
醇、薄荷醇、柠檬烯、棉酚
4
20 双萜 植醇、树脂酸、赤霉素、紫杉醇
6
30 三萜 鱼鲨烯、三萜醇、三萜酸、固醇
8
40 四萜 胡萝卜素、叶黄素
②有些使植物具有一定颜色和香味，可以吸引昆 虫、动物进行授粉、传播种子，也有些具防天敌 、抗病作用。
③有些对植物生理意义不明，但对人很重要。可 作药物原料(生物碱)、工业原料(香料、油)等。
二、萜类(terpene)
由异戊二烯化合物聚合构成
头 CH2 = C—CH = CH2 尾
CH3
O
O
CH2 = C—CH CH2 –O—P—O—P OH
酒石酸：
18 CO2 + 17 H2O RQ = 18/25.5 = 0.71
2C4H6O6 + 5O2
8 CO2 + 6 H2O RQ = 8/5 = 1.6
1、不同呼吸底物RQ不同
2、无氧呼吸
3、植物体内物质在不断转化合成等，糖脂可 互相转变，油脂转为糖，是氧化过程，要吸 氧，RQ变小，反之变大。放出二氧化碳被用 于羧化作用则RQ变小。等等。
丙二酰CoA
烟碱
其他AA
Asp族AA OAA TCA环 α-KG Glu族AA Pro
嘌呤核苷酸
琥珀酰CoA
卟啉
次生物质：由碳水化合物、脂肪、氨基酸等有机 物代谢衍生出来的物质。极大部分次生物质不再 参与代谢，贮存于液泡等处，是代谢最终产物。
重要性：①有些次生物质是植物生命活动所必需 的，如叶绿素、类胡萝卜素、激素。
二、呼吸商 (respiratory quotient RQ)
植物组织在一定时间下放出的二氧化碳与吸进 的氧气的比。 RQ = CO2 mol
O2 mol
碳水化合物：
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
油酸：
6 CO2 + 12 H2O RQ = 6/6 = 1
C18H24O2 + 25.5O2
>8
>40 多萜 橡胶、杜仲胶、松节油
萜类的生物合成
Pyr + PGA 甲基赤藓醇磷酸
NADPH
ATP
3乙酰CoA 3-甲基羟基戊二酰CoA 甲羟戊酸
5-二磷酸甲羟戊酸 异戊烯焦磷酸(IPP) 二甲丙烯焦磷酸
多异戊烯焦磷酸 牻牛儿牻牛儿焦磷酸 法呢焦磷酸 牻牛儿焦磷酸
多萜
四萜 双萜 三萜 倍半萜 单萜
第四章 呼吸与代谢
呼吸作用的概念和意义 呼吸作用指标 影响呼吸作用的因素 有机物的代谢
第一节 呼吸作用的概念和意义
一、 Concept of respiration
呼吸作用的概念
生物体活细胞将有机物氧化分解释放出 生命活动所需要的能量的过程。 有机物 氧化分解 能量
活细胞
有氧呼吸
呼吸底物：糖、脂肪和蛋白质。常用的呼吸底物是葡萄糖。
4、种子外包坚厚密闭的壳，则不易精确测出 放出二氧化碳与吸收的氧量。
所以要进行综合分析，不是很绝对的。
第三节 影响呼吸作用的因素
一、内因（Internal factors） 不同植物、器官、组织和生育期具有不同的呼
吸速率。
Plants O2μmol/gDW.h 豌豆种子 0.005
大麦幼苗
百度文库
70
番茄根尖 300
草莓叶片不同年龄的呼吸速率
二、外部因素（ Environmental factors ） 1、温度Temperature
最适点≠呼吸最高点
温度系数 Q10 = （t+10）℃时的速率 t℃时的速率
2、水分
大麦种子
含水量呼吸速率 增加倍数
10-12 0.3-0.4 14-15 1.3-1.5 3-4
33 2000 5000
临界含水量 安全含水量
3、氧气 4、二氧化碳 5、机械损伤
第四节 有机物的代谢
一、各种有机物代谢的相互关系
多糖 半纤维素
戊糖
核苷酸 核酸
G
PPP
丁酸
fat
单糖 糖 丙糖磷酸
甘油 + FA
PGA 酵 PEP
酚类化合物
C3途径
解
Ser族AA
Pyr族AA Pyr
酒精、乳酸
类萜化合物 乙酰CoA
C6H12O*6+6O2+6H2O* 6CO*2 +12H2O+G
△G‘=2870KJ(686KCal)/mol
光合作用 CO2+4H2O*
C(H2O)+O*2 +2H2O*+H2O+G
二、 Physiological role of respiration
呼吸作用意义
1、提供植物生命活动所需要的大部分能量 2、有机物氧化分解过程中产生一些活跃的中间产物 ，这些产物进一步合成其他物质，所以呼吸作用是代 谢中心，各生命活动的中间连络者。起了枢纽作用。 3、提高植物抗病力 ①氧化②伤呼吸③合成杀菌物质
酚类的生物合成
4-磷酸-D赤藓糖
磷酸烯醇式丙酮酸
莽草酸途径
乙酰COA
苯丙氨酸
没食子酸
桂皮酸
丙二酸途径
可水解鞣质类
简单酚类 类黄酮类 各种酚类 木质素 缩合鞣质类
四、生物碱(alkaloid) 是一类含氮杂环化合物
主要的几类生物碱
向日葵
60
海芋佛焰花序 2000
细菌
10000
Tissues 仙人掌 茉莉 苹果果实 南瓜雌蕊 玉米叶 丝兰花瓣
O2μl/gFW.h 3.00 120 20-50 290-480 540-680 440-670
CO2释放（mg/gDW.h)
1.5
叶变黄
1
0.5
0
0
20
40
60
80 100 120
叶龄（d）