呼吸作用讲义
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呼吸作用讲义
内容
第一节 呼吸作用概述 一、呼吸作用的概念 二、呼吸作用的生理意义 三、呼吸作用的总过程 第二节 呼吸代谢的途径 一、底物的氧化途径 二、呼吸电子传递和氧化磷酸化 第三节 呼吸作用的调控 一、反馈调节 二、能荷调节 三、NAD+/NADH 和NADP+/NADPH的比值调节
第四节 呼吸作用的影响因子 一、呼吸作用的指标 二、影响呼吸作用的内部因子 三、影响呼吸作用的环境因子 第五节 呼吸作用与农业生产 一、呼吸作用与植物生长发育 二、呼吸作用与作物产量 三、呼吸作用与粮食贮藏 四、呼吸作用与果蔬贮藏
第一节 呼吸作用概述 Section 1 An overview to respiration
一、呼吸作用的概念 definition of respiration 呼吸作用指在生活细胞内有机物质经过某些代谢途
径氧化分解，并释放能量的过程。
呼吸作用是生活细胞的共同特征。
根据有无氧的参与，呼吸作用以分为两种，
4．在植物受到病原菌侵入时，呼吸作用往往增强， 呼吸作用在植物抵抗病原菌侵入时，可能有几个 方面的作用：
（1）分解病原菌产生的水解酶或毒素，病原侵入时 往往分泌水解酶或毒素，破坏细胞和组织，而呼 吸作用可将它们分解；
（2）呼吸作用产生的能量和中间产物，可用来形成 隔离组织将被感染部位与其它部位隔开，防止感 染进一步扩大，如形成木栓层；
1. 细胞色素系统
2. 三羧酸循环（TCA途径）
2. 交替氧化途径
（抗氰呼吸）
3. 磷酸戊糖途径（PPP 途径）
无氧呼吸一般指在无氧条件下，生活细胞将有机物质部分 氧化分解，同时释放能量的过程。
无氧呼吸在微生物中称为发酵。
无氧呼吸是底物的不彻底氧化过程，产物为乙醇、乳酸等。
C6H12O6 葡萄糖
2C2H5OH+2CO2
酒精发酵
乙醇
alcohol fermentation
G=-226kJ/mol
C6H12O6 葡萄糖
C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O G=-2871.6kJ/mol
（G= 产物-反应物，负值说明产物能量小于反应物， 反应是一个放能过程，可自发进行）。有氧呼吸 是高等植物呼吸作用的主要方式，一般所说的呼 吸作用都是指有氧呼吸。没有有氧呼吸，植物就 无法进行正常生长发育。
2． 无氧呼吸 anaerobic respiration
2CH3CHOHCOOH 乳酸发酵 乳酸 lactic acid fe源自文库mentation
G=-197kJ/mol
由于底物氧化不彻底，一些能量还贮存于产物中，因此， 无氧呼吸只释放少量的能量。
二、呼吸作用的生理意义
Functions of respiration
呼吸是植物物质代谢和能量代谢的中心，因此， 呼吸作用的生理意义都与物质和能量代谢有关。
呼吸作用总过程
还原型底物 氧化型辅酶
AH2
NAD+
电子传递e
½ O2
A
NADH ADP+Pi ATP H2O
氧化型底物 还原型辅酶
氧化磷酸化
四、呼吸途径的多样化
呼吸作用有多条途径，这是植物对自然环境适应的一种表 现。
底物氧化途径：
电子传递途径）
（还原型辅酶的氧化途径）
1. 糖酵解（EMP途径）
3．呼吸作用为物质合成提供还原力 在呼吸作用中，底物 氧化脱氢形成还原力，即还原型辅酶，如NADH（还原型 辅酶I ），NADPH（还原型辅酶II），FADH2（还原型黄素 二核苷酸），这些还原型辅酶是物质还原反应的氢供体
（H+和电子）。在细胞内，脂肪酸合成需要NADPH为氢供 体，硝酸还原以NADH为氢供体。
2． 呼吸作用为其它有机物质合成提供原料 呼吸作用是一 个逐步氧化过程，经过一系列反应，产生一系列的中间产 物，这些中间产物在植物体内用于各种物质合成的原料， 如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、脂类、半纤维素、果 胶质、生物碱、激素等。上述这些物质又都可进入呼吸途 径。这样，各种物质代谢通过呼吸作用联系起来。因此， 呼吸作用是各种物质合成的原料来源，是植物物质代谢的 中心。
1．呼吸作用提供植物生命活动的大部分能量 除 绿色细胞生命活动的一些能量直接来自光合作用 外，大部分植物细胞生命活动所需要的能量都直 接来自呼吸作用。在呼吸作用中，有机物的能量 是逐步释放的，释放的能量可用来合成ATP (三磷 酸腺苷)。ATP是植物体内的通用能量，可用于各 种生理活动和生化反应，物质合成、物质吸收、 原生质运动、植物器官运动等。人在剧烈运动时， 每小时可消耗0.5Kg 的ATP。
（3）呼吸作用的一些中间产物可转化成抗病物质， 如酚类物质等，抑制病原菌的活动和繁殖。
光合
呼吸
还原力
物质吸收
中间产物 物质运输
ATP
原生质运动
器官运动
抗病
三、呼吸作用的总过程 Process of respiration
从结果看，呼吸作用是与光合作用相反的过程。首先，是 底物氧化脱氢，形成还原型辅酶，如NADPH 、FADH2等， 然后还原型辅酶通过电子传递和氧化磷酸化合成ATP，从 底物 中脱下的H （H+ 和电子），最终将分子氧（O2）还原 为H2O。
引言
Introduction
呼吸作用是植物物质代谢和能量代谢的中心。光 合作用合成和贮存的能量，需要通过呼吸作用来 分解和释放，植物生长发育所需要的物质原料几 乎都直接来自呼吸作用。在植物体内四大物质的 代谢，碳水化合物代谢、蛋白质代谢、核酸代谢 和脂类物质代谢，也通过呼吸作用提供中间产物 和能量。因此，呼吸作用是植物体内释放能量的 发电站，是物质代谢的枢纽。
有氧呼吸
无氧呼吸。
1．有氧呼吸 aerobic respiration 有氧呼吸指生活细胞在氧的参与下，将有机物质氧
化为CO2和水，同释放能量的过程。 在有氧呼吸过程中，可将有底物氧化，生成CO2和
水，使能量释放达到最大值。
在呼吸作用中，被氧化的有机物称为底物。植物 体内四大类物质，碳水化合物、蛋白质、核酸、 脂肪酸，还有有机酸都可作为呼吸底物，其中碳 水化合物是大多植物呼吸作用的主要底物。而葡 萄糖则是多数植物呼吸作用的直接底物，因此， 有氧呼吸可用下式表示：
内容
第一节 呼吸作用概述 一、呼吸作用的概念 二、呼吸作用的生理意义 三、呼吸作用的总过程 第二节 呼吸代谢的途径 一、底物的氧化途径 二、呼吸电子传递和氧化磷酸化 第三节 呼吸作用的调控 一、反馈调节 二、能荷调节 三、NAD+/NADH 和NADP+/NADPH的比值调节
第四节 呼吸作用的影响因子 一、呼吸作用的指标 二、影响呼吸作用的内部因子 三、影响呼吸作用的环境因子 第五节 呼吸作用与农业生产 一、呼吸作用与植物生长发育 二、呼吸作用与作物产量 三、呼吸作用与粮食贮藏 四、呼吸作用与果蔬贮藏
第一节 呼吸作用概述 Section 1 An overview to respiration
一、呼吸作用的概念 definition of respiration 呼吸作用指在生活细胞内有机物质经过某些代谢途
径氧化分解，并释放能量的过程。
呼吸作用是生活细胞的共同特征。
根据有无氧的参与，呼吸作用以分为两种，
4．在植物受到病原菌侵入时，呼吸作用往往增强， 呼吸作用在植物抵抗病原菌侵入时，可能有几个 方面的作用：
（1）分解病原菌产生的水解酶或毒素，病原侵入时 往往分泌水解酶或毒素，破坏细胞和组织，而呼 吸作用可将它们分解；
（2）呼吸作用产生的能量和中间产物，可用来形成 隔离组织将被感染部位与其它部位隔开，防止感 染进一步扩大，如形成木栓层；
1. 细胞色素系统
2. 三羧酸循环（TCA途径）
2. 交替氧化途径
（抗氰呼吸）
3. 磷酸戊糖途径（PPP 途径）
无氧呼吸一般指在无氧条件下，生活细胞将有机物质部分 氧化分解，同时释放能量的过程。
无氧呼吸在微生物中称为发酵。
无氧呼吸是底物的不彻底氧化过程，产物为乙醇、乳酸等。
C6H12O6 葡萄糖
2C2H5OH+2CO2
酒精发酵
乙醇
alcohol fermentation
G=-226kJ/mol
C6H12O6 葡萄糖
C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O G=-2871.6kJ/mol
（G= 产物-反应物，负值说明产物能量小于反应物， 反应是一个放能过程，可自发进行）。有氧呼吸 是高等植物呼吸作用的主要方式，一般所说的呼 吸作用都是指有氧呼吸。没有有氧呼吸，植物就 无法进行正常生长发育。
2． 无氧呼吸 anaerobic respiration
2CH3CHOHCOOH 乳酸发酵 乳酸 lactic acid fe源自文库mentation
G=-197kJ/mol
由于底物氧化不彻底，一些能量还贮存于产物中，因此， 无氧呼吸只释放少量的能量。
二、呼吸作用的生理意义
Functions of respiration
呼吸是植物物质代谢和能量代谢的中心，因此， 呼吸作用的生理意义都与物质和能量代谢有关。
呼吸作用总过程
还原型底物 氧化型辅酶
AH2
NAD+
电子传递e
½ O2
A
NADH ADP+Pi ATP H2O
氧化型底物 还原型辅酶
氧化磷酸化
四、呼吸途径的多样化
呼吸作用有多条途径，这是植物对自然环境适应的一种表 现。
底物氧化途径：
电子传递途径）
（还原型辅酶的氧化途径）
1. 糖酵解（EMP途径）
3．呼吸作用为物质合成提供还原力 在呼吸作用中，底物 氧化脱氢形成还原力，即还原型辅酶，如NADH（还原型 辅酶I ），NADPH（还原型辅酶II），FADH2（还原型黄素 二核苷酸），这些还原型辅酶是物质还原反应的氢供体
（H+和电子）。在细胞内，脂肪酸合成需要NADPH为氢供 体，硝酸还原以NADH为氢供体。
2． 呼吸作用为其它有机物质合成提供原料 呼吸作用是一 个逐步氧化过程，经过一系列反应，产生一系列的中间产 物，这些中间产物在植物体内用于各种物质合成的原料， 如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、脂类、半纤维素、果 胶质、生物碱、激素等。上述这些物质又都可进入呼吸途 径。这样，各种物质代谢通过呼吸作用联系起来。因此， 呼吸作用是各种物质合成的原料来源，是植物物质代谢的 中心。
1．呼吸作用提供植物生命活动的大部分能量 除 绿色细胞生命活动的一些能量直接来自光合作用 外，大部分植物细胞生命活动所需要的能量都直 接来自呼吸作用。在呼吸作用中，有机物的能量 是逐步释放的，释放的能量可用来合成ATP (三磷 酸腺苷)。ATP是植物体内的通用能量，可用于各 种生理活动和生化反应，物质合成、物质吸收、 原生质运动、植物器官运动等。人在剧烈运动时， 每小时可消耗0.5Kg 的ATP。
（3）呼吸作用的一些中间产物可转化成抗病物质， 如酚类物质等，抑制病原菌的活动和繁殖。
光合
呼吸
还原力
物质吸收
中间产物 物质运输
ATP
原生质运动
器官运动
抗病
三、呼吸作用的总过程 Process of respiration
从结果看，呼吸作用是与光合作用相反的过程。首先，是 底物氧化脱氢，形成还原型辅酶，如NADPH 、FADH2等， 然后还原型辅酶通过电子传递和氧化磷酸化合成ATP，从 底物 中脱下的H （H+ 和电子），最终将分子氧（O2）还原 为H2O。
引言
Introduction
呼吸作用是植物物质代谢和能量代谢的中心。光 合作用合成和贮存的能量，需要通过呼吸作用来 分解和释放，植物生长发育所需要的物质原料几 乎都直接来自呼吸作用。在植物体内四大物质的 代谢，碳水化合物代谢、蛋白质代谢、核酸代谢 和脂类物质代谢，也通过呼吸作用提供中间产物 和能量。因此，呼吸作用是植物体内释放能量的 发电站，是物质代谢的枢纽。
有氧呼吸
无氧呼吸。
1．有氧呼吸 aerobic respiration 有氧呼吸指生活细胞在氧的参与下，将有机物质氧
化为CO2和水，同释放能量的过程。 在有氧呼吸过程中，可将有底物氧化，生成CO2和
水，使能量释放达到最大值。
在呼吸作用中，被氧化的有机物称为底物。植物 体内四大类物质，碳水化合物、蛋白质、核酸、 脂肪酸，还有有机酸都可作为呼吸底物，其中碳 水化合物是大多植物呼吸作用的主要底物。而葡 萄糖则是多数植物呼吸作用的直接底物，因此， 有氧呼吸可用下式表示：