第四章植物呼吸作用的生理生态优秀课件
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植物生理学课件第四章 植物的呼吸作用
经过以上步骤，乙酰CoA的2个碳变 成CO2释放，四碳草酰乙酸变为四碳 琥珀酸。 必须经琥珀酸→延胡索酸→苹果酸→ 草酰乙酸以保证下一个循环的进行。
TCA循环反应式：
值得注意的几个问题：
I. TCA循环中一系列的脱羧反应是呼吸作用释放CO2的来源。 TCA循环过程中释放的CO2 ，不是靠大气中的氧直接把碳 氧化，而是靠被氧化底物中的氧和H2O中的氧来实现的。
不含叶绿素
直径3-6 μm， 每平方毫米 水分占75%，
厚2-3 μm
7个数量级 含各种光合
色素
除细菌和蓝藻未肯定，所有植物细胞都含有线粒体。
细胞线粒体数目直接与代谢强弱相关。
气孔保卫细胞线粒体丰富，衰老或休眠细胞的线粒体较少， 缺氧的细胞可能无线粒体。
（二）丙酮酸的氧化脱羧
丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下形成乙酰CoA和NADH。
本 书 主 要 内 容
绪论
第一篇
• 第一章 水分生理
水分和矿质营养 • 第二章 矿质营养
第二篇 物质代谢和能量
转换
• 第三章 光合作用 • 第四章 呼吸作用 • 第五章 同化物的运输 • 第六章 次级代谢产物
第三篇 生长和发育
• 第七章 细胞信号转导 • 第八章 生长物质 • 第九章 生长生理 • 第十章 生殖生理 • 第十一章 成熟和衰老生理 • 第十二章 抗性生理
2. 无氧呼吸 高等植物无氧呼吸产生酒精：
C6H12O6 → 2C2H5OH+ 2CO2 + 能量 △Gθ’ = -226 kJ/mol
除了酒精之外，高等植物无氧呼吸也可以产生乳酸： C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + 能量 △Gθ’ = -197 kJ/mol
TCA循环反应式：
值得注意的几个问题：
I. TCA循环中一系列的脱羧反应是呼吸作用释放CO2的来源。 TCA循环过程中释放的CO2 ，不是靠大气中的氧直接把碳 氧化，而是靠被氧化底物中的氧和H2O中的氧来实现的。
不含叶绿素
直径3-6 μm， 每平方毫米 水分占75%，
厚2-3 μm
7个数量级 含各种光合
色素
除细菌和蓝藻未肯定，所有植物细胞都含有线粒体。
细胞线粒体数目直接与代谢强弱相关。
气孔保卫细胞线粒体丰富，衰老或休眠细胞的线粒体较少， 缺氧的细胞可能无线粒体。
（二）丙酮酸的氧化脱羧
丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体催化下形成乙酰CoA和NADH。
本 书 主 要 内 容
绪论
第一篇
• 第一章 水分生理
水分和矿质营养 • 第二章 矿质营养
第二篇 物质代谢和能量
转换
• 第三章 光合作用 • 第四章 呼吸作用 • 第五章 同化物的运输 • 第六章 次级代谢产物
第三篇 生长和发育
• 第七章 细胞信号转导 • 第八章 生长物质 • 第九章 生长生理 • 第十章 生殖生理 • 第十一章 成熟和衰老生理 • 第十二章 抗性生理
2. 无氧呼吸 高等植物无氧呼吸产生酒精：
C6H12O6 → 2C2H5OH+ 2CO2 + 能量 △Gθ’ = -226 kJ/mol
除了酒精之外，高等植物无氧呼吸也可以产生乳酸： C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + 能量 △Gθ’ = -197 kJ/mol
植物的呼吸作用PPT课件
不同电子传递途径的比较
途径 主路
定位 内膜
NADH NADH 鱼藤酮 抗霉素 CN抑 来源 脱氢酶 抑制 A抑制 制
内源 FMN +
+
+
P/O 3或>2
CH3COCOOH+4NAD++FAD+ADP+Pi+2H2O 3CO2+4NADH+4H++FADH2+ATP
CH3COCOOH＋8NAD＋＋2FAD＋ 2ADP＋ 2Pi+4H2O→6CO2+2ATP+8NAD
H+8H++2FADH2 将EMP途径和TCA循环合起来：
C6H12O6+4ADP+4Pi+2H2O+10N
第一节
呼吸作用的概念及其生理意义
一、 呼吸作用的概念和类型
呼吸作用(respiration)是氧化有机物并释 放能量的异化作用disassimilation) 。
有氧呼吸(aerobic respiration)指生活细胞 在氧气的参与下，把某些有机物彻底氧化分
呼 解, 形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。 吸 无氧呼吸(anaerobic respiration)指生活细 作 胞在无氧条件下，把某些有机物分解成为不 用 彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2+能量
2.乳酸发酵
在无氧条件下, 丙酮酸被NADH+H+直接还原为乳酸的 过程 。
C6H12O6
2CH3CHOHCOOH+能量
三、三羧酸循环
1.概念：
植物生理学呼吸作用 PPT课件
O +H 0 22
①
HO
22
乙醇酸
O +H 0 22
②
HO
22
乙醛酸
O +H 0 22
③
HO
22
草酸
HO ⑦ 22
[ O] + H 0 2
④ CO
2
甲酸
O ⑤2
HO 22
NAD+
2 CO
⑥
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NADH+ H+
2 CO
图4-5 水稻根中乙醇酸途径 2 ①、②乙醇酸氧化酶 ③黄素氧化酶 ④草酸脱羧酶
⑤草酸氧化酶 ⑥甲酸脱氢-酶 ⑦过氧化氢酶
2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP
-
15
糖酵解的生理意义：
➢ 是有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径。 ➢ 产物丙酮酸化学性质活跃，参与其它物质代谢。 ➢ 提供部分能量，是厌氧生物能量的主要来源。
-
16
2. 三羧酸循环
糖酵解形成的丙酮酸，在有氧的条件下，先氧化脱 羧成乙酰辅酶A再进入一个包括三羧酸和二羧酸的循环， 从而逐步氧化分解，直到形成CO2和水，故称这个过程 为三羧酸循环（TCA循环）（图4-4）。这个循环是由 英国生物化学家Hans Krebs首先发现的，所以又称 Krebs循环。整个过程在线粒体中进行。
酒精发酵: 酶
C6H12O6
2C2H5OH+2CO2 +能量
（△G°′= -226 kJ·mol-1）
-
5
乳酸发酵： 酶
C6H12O6
2CH3CHOHCOOH +能量
△G°′= -197 kJ·mol-1
植物生理学004 植物的呼吸作用-PPT课件
ADP+Pi ATP CoQ Cytb
ADP+Pi ATP
Fe· S Cytc1 Cytc Cytaa3 O
Fe· S
FADH
可能偶联的部位
P/O=3 P/O=2
N
三、电 子传递 途径的 多样性
四、末端氧化酶类
末端氧化酶：位于呼吸电子传递链的 末端，并与氧还原为水相偶联的酶。
1、细胞色素氧化酶 cytochrome oxidase • 含Cu 与Fe,作用是将cyta3的电子交给 O2，使之活化并与质子结合形成水。 • 部位：线粒体，在植物中普遍存在， 占氧消耗的4/5。
淀粉、蔗糖 磷酸己糖
正常情况下PPP途径占呼吸 3%~30%，处于逆境时，PPP上 升，油料作物结实期PPP上升
糖 酵 解
磷酸戊糖
乳酸脱氢酶 无 氧 脱羧酶
PPP途径
磷酸丙糖
丙酮酸
乳酸（淹酸菜、泡菜、青贮饲料）
乙醇 洒精发酵
脂 肪
β –氧化
有 氧
乙 醛 有氧
乙酸（醋）
琥珀酸 草酸 甲酸
乙酰CoA 三羧酸循环
二. 生理意义
1. 为植物生命活动提供能量 2. 中间产物是合成重要有机物质的原料 3. 提供还原力 4.在植物抗病免疫方面有重要作用
中间产物是合成重要有机物质的原料
为植物生命活动提供能量和还原力
三、呼吸作用的场所
• 糖酵解和戊糖磷酸途径———细胞质 • 三羧酸循环和生物氧化———线粒体
第二节 植 物的呼吸 代谢途径
呼吸链(respiratory chain)即呼吸电子传递链(electron transport chain)，是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的氢和电子传递总轨 道。 氢传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有NAD＋、NADP ＋、 FMN、FAD、UQ等，它们既传递电子，也传递质子。 电子传递体包括细胞色素系统和某些黄素蛋白、铁硫蛋白，只传 递电子。
《呼吸作用》PPT优秀课件
6. 早春播种时，采用“地膜覆盖”可以提早出苗是因为（ ）D
A.种子萌发需要遮光 B. 避免了害虫的破坏 C.阻挡了鸟类取食种子 D. 保温、保湿，有利于萌发
课堂小结
1. 呼吸作用的反应式
2. 呼吸作用的意义 为生命活动提供动力 3. 呼吸作用的应用
水果保鲜 粮食储存 中耕松土 农业排涝
1．细胞的呼吸作用具有重要意义，能为人的生命提供（ B）
B．种子进行呼吸作用释放氧气
C．种子中有机物被分解，释放能量太少
D．种子中有机物被分解，释放出大量水分
（低温、干燥）
ห้องสมุดไป่ตู้ 中耕松土
农业排涝
促进根的呼吸作用
1．下列农林业生产措施与所依据的生物学原理不相匹配的是（ ）
A．向蔬菜大棚中施气肥——促进蔬菜的呼吸作用
A
B．遇阴雨连绵天气在农田边挖排水沟排涝——促进根的呼吸作用
C．选用子粒饱满完好无损的种子播种——保证种子的正常萌发和幼苗
能够茁壮成长
D．移栽的植株根部带土坨——保护幼根和根毛
C
7．如图是“探究种子萌发过程中释放什么气体”的实验。图Ⅱ中
澄清石灰水变浑浊，这说明种子萌发过程中产生的气体是（ B）
A．氮气 B．二氧化碳 C．氧气 D．一氧化碳
8．如图实验装置瓶中是萌发的种子，放在温暖的地方，24小时 后，燃烧的蜡烛放在瓶中会熄灭。下列解释正确的是（ ）
A
A．种子进行呼吸作用消耗氧气
C．分解有机物，贮存能量 D．分解有机物，释放能量
4．人和植物呼吸作用都具有的特点是（ C）
①都在叶绿体中进行 ②都需要吸收二氧化碳 ③都能分解有机物 ④都能释放能量 A．①② B．①③ C．③④ D．②④
5．植物呼吸作用的时间是（ D ）
A.种子萌发需要遮光 B. 避免了害虫的破坏 C.阻挡了鸟类取食种子 D. 保温、保湿，有利于萌发
课堂小结
1. 呼吸作用的反应式
2. 呼吸作用的意义 为生命活动提供动力 3. 呼吸作用的应用
水果保鲜 粮食储存 中耕松土 农业排涝
1．细胞的呼吸作用具有重要意义，能为人的生命提供（ B）
B．种子进行呼吸作用释放氧气
C．种子中有机物被分解，释放能量太少
D．种子中有机物被分解，释放出大量水分
（低温、干燥）
ห้องสมุดไป่ตู้ 中耕松土
农业排涝
促进根的呼吸作用
1．下列农林业生产措施与所依据的生物学原理不相匹配的是（ ）
A．向蔬菜大棚中施气肥——促进蔬菜的呼吸作用
A
B．遇阴雨连绵天气在农田边挖排水沟排涝——促进根的呼吸作用
C．选用子粒饱满完好无损的种子播种——保证种子的正常萌发和幼苗
能够茁壮成长
D．移栽的植株根部带土坨——保护幼根和根毛
C
7．如图是“探究种子萌发过程中释放什么气体”的实验。图Ⅱ中
澄清石灰水变浑浊，这说明种子萌发过程中产生的气体是（ B）
A．氮气 B．二氧化碳 C．氧气 D．一氧化碳
8．如图实验装置瓶中是萌发的种子，放在温暖的地方，24小时 后，燃烧的蜡烛放在瓶中会熄灭。下列解释正确的是（ ）
A
A．种子进行呼吸作用消耗氧气
C．分解有机物，贮存能量 D．分解有机物，释放能量
4．人和植物呼吸作用都具有的特点是（ C）
①都在叶绿体中进行 ②都需要吸收二氧化碳 ③都能分解有机物 ④都能释放能量 A．①② B．①③ C．③④ D．②④
5．植物呼吸作用的时间是（ D ）
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EMP：
淀粉（starch）
ATP
ADP
磷酸己糖（Hexose phosphate）
NAD+
ATP
NADH
ADP
磷酸丙糖（Triose phosphate）
ATP
COOCO CH3
ADP
丙酮酸（Pyruvate）
糖酵解中糖的氧化分解所需要的氧是来自组织内的含氧物质 （水分子和被氧化的糖分子），糖酵解途径也称为分子内呼吸 （intramolecular respiration）。 EMP的生理意义：
动物组织中也会进行乳酸发酵。
4.1.2 呼吸作用的生理意义
（1） 为生命活动提供能量。 呼吸作用释放出的能量主要以ATP形式贮存起来，来满足植物体内各种生理
过程。 需呼吸作用提供能量的生理过程有：离子的主动吸收和运输、细胞的分裂和
伸长、有机物的合成和运输、种子萌发等。 不需要呼吸直接提供能量的生理过程有：干种子吸胀吸水、离子的被动吸收、
C6H12O6+2ADP+2Pi
2CH3CHOHCOOH+2ATP+2H2O
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。
Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱD+ NADH
丙酮酸
CO2 4.2.1.3 三羧酸循环
乙酰CoA CoASH
进行的部位：细胞线粒体
衬质（mitochondrial stroma）
高等植物在无氧条件下，催化丙酮酸形成乙醇或乳酸的全过程。植物在
无氧条件下通常是进行酒精发酵（alcohol fermentation）。
（细胞质）
丙酮酸脱羧酶
CH3COCOOH CH3CHO+NADH+H+
乙醇脱氢酶 CO2+CH3CHO CH3CH2OH+NAD+
C6H12O6+2ADP+2Pi
2C2H5OH+2CO+2ATP+2H2O
乳酸发酵（乳酸菌）C6H12O6→2CH3CHOHCOOH+ΔG0’ ΔG0’=-197KJ·mol-1
无氧呼吸的特点： 1.底物分解不彻底； 2.释放的能量少。
有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。 苹果、香蕉贮藏久了产生的酒味，便是酒精发酵的
结果；胡萝卜、甜菜块根和青贮饲料在储存室也会产生乳 酸等。
如以葡萄糖作为呼吸底物，则有氧呼吸的总过程可用下列总反应式来 表示： C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+ΔG0’
ΔG0’=-2870KJ·mol-1 ΔG0’表示在pH7下标准自由能的变化。 有氧呼吸的特点： a.底物完全分解（逐步被分解）； b.释放能量多。 在正常情况下，有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式。
缺少丙酮酸羧化酶而含有乳酸脱氢酶（lacticacid dehydrogenase）的组织里，丙酮酸便被NADH还原成乳酸，即乳
酸发酵（lactate fermentation）。
进行的部位：在细胞质中。 乳酸脱氢酶
CH3COCOOH+NADH+H+
乳酸发酵的总反应式如下：
CH3CHOHCOOH+NAD+
蒸腾作用、光反应等。
（2） 为重要有机物质提供合成原料
呼吸作用的中间产物如
呼吸作用是有机物质代谢的中心。
（3）为代谢活动提供还原力 在呼吸底物降解过程中形成的NADH、NADPH、UQH2等可
为脂肪、蛋白质生物合成、硝酸盐还原等生理过程提供还原力。 （4）增强植物抗病免疫能力
植物受到病菌侵染时，侵染部位呼吸速率急剧升高，以通过 生物体氧化分解有毒物质；
基因通过酶控制的代谢，调控植物的形态结构和生理功能；在一定 限度内，代谢类型、生理功能和环境条件也调控基因的表达。
4.2.1化学途径的多样性
4.2.1.1 糖酵解
糖酵解（glycolysis）指葡萄糖在无氧条件下被酶降解为丙酮酸，并释 放能量的过程。也称之为EMP途径（Embden,Meyerhof,Parnas）。进行 的部位：细胞质中。
第四章植物呼吸作 用的生理生态
4.1 呼吸作用的概念及生理意义
代谢（metabolism）是指维系生命活动过程中各种化学 变化的总称。
从性质上分：物质代谢与能量代谢； 从方向上分：同化（或合成）和异化（或分解）。 绿色植物代谢的一个最大特点是其自养性 （autotropism），能进行光合作用，这是植物代谢生理研 究的一个重点领域。
FADH2
草酰乙酸
柠檬酸
柠檬酸循环
3 NAD+
FAD
ATP
ADP + Pi
3 NADH 2CO2
TCA循环的意义和特点： （1）是有氧呼吸产生CO2的主要来源。 当外界环境中的CO2浓度增高时，脱羧反应受抑制，呼
吸速率下降。 （2）形成还原物质NADH+H+,经过电子传递链偶联
4.1 呼吸作用的概念及生理意义
4.1.1 呼吸作用的概念及类型 呼吸作用（respiration）是指生活细胞内的有机物，
在酶的参与下，逐步氧化分解成简单物质，并释放能量 的过程。
依据呼吸过程中是否有氧参与，可将呼吸作用分为 有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。
（1） 有氧呼吸
有氧呼吸（aerobic respiration）是指生物细胞利用氧（O2）,将某些 有机物质彻底氧化分解，生成CO2和H2O,并释放能量的过程。
（1）提供物质合成的中间产物： 如甘油醛-3-磷酸是合成其他有机物的重要原料；丙酮酸通过
氨基化作用可生成丙氨酸；在有氧条件下，进入三羧酸循环和呼 吸链，被彻底氧化成CO2和H2O；在无氧条件下进行无氧呼吸， 生成酒精或乳酸。
（2）提供部分ATP和NADH 为生活细胞提供部分能量和还原力。
4.2.1.2 无氧呼吸
受伤时，也通过旺盛的呼吸，促进伤口愈合，使伤口迅速木 质化或栓质化，以阻止病菌的侵染。
呼吸作用的加强还可以促进具有杀菌作用的绿原酸、咖啡酸 的合成。
4.2 呼吸代谢途径的多样性
植物呼吸代谢具有多种途径，不同植物、同一植物的不同器官或组 织在不同生育时期或不同环境条件下，底物的氧化降解可走不同的路径
（2）无氧呼吸
无氧呼吸（anaerobic respiration）指生活细胞在无氧条件下， 把某些有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出部分能量 的过程。
微生物中称为发酵（fermentation） 酒精发酵（酵母菌）
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+ ΔG0’ ΔG0’=-266KJ·mol-1