植物生理学-呼吸作用(PPT)

The physiological roles of EMP pathway
1）提供物质合成的中间产物(TP、Pyr)。 2）提供部分ATP和NADH。~能量和还原力。 3） EMP途径是有氧、无氧呼吸的共同途径。 4）大多数反应可逆，为糖提供了基本途径。
二、发酵作用（fermentation） 在无氧条件下，催化丙酮酸形成乙醇或乳酸。
Aerobic respiration：生活细胞利用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。
如以葡萄糖作为呼吸底物，则有氧呼吸的总过程：
C6H12O6+6H2O+6O2 △G=-2870KJ·mol-1
6CO2+12H2O+能量
底物分解完全（逐步被分解）；释放能量多。
Anaerobic respiration：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 能量的过程。
微生物中称为发酵（fermentation）
酒精发酵（酵母菌）：
C6H12O3
2C2H5OH+2CO2+ 能量 △G=-226KJ·mol-1
乳酸发酵（乳酸菌）：
C6H12O6 2CH3CHOHCOOH+能量 △G=-197KJ·mol-1
底物分解不彻底；释放能量少。
二 、 呼 吸 作 用 的 生 理 意 义 physiological significances
1.Provide the energy for life activity~ATP 2.为重要有机物质提供合成原料。如:
α-酮戊二酸 苹果酸 甘油醛磷酸…
合成
糖类、脂类、氨基 酸、蛋白质、…
2 甘油醛-3-P 2 果糖-6-P
3 景天糖-7-P
2. 非氧化阶段
2 赤藓糖-4-P 2 果糖-6-P
2 甘油醛-3-P
PPP的反应式:
6G-6-P + 12NADP++7H2O 5G-6-P +6CO2+12NADPH+12H++Pi
（二）PPP生理意义
（1）产生NADPH，为合成反应提供主要的还原力。 （2) 中间产物是许多重要物质的合成原料。 （3）许多中间产物、酶与C3循环相同，~光合作用。
（二）三羧酸循环的预备阶段 将丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA(底物）~桥梁
丙酮酸脱氢酶
（三） 三羧酸循环的化学历程
3.草酰乙酸的再生
1.柠檬酸生成
2.氧化脱羧
TCA cycle的总反应式：
2CH3COCOOH+8NAD++2FAD+2ADP+2Pi+4H2O 6CO2+2ATP+8NADH+8H++2FADH2
Section 2 植物的呼吸代谢途径
呼吸作用糖的分解代谢途径
糖酵解、戊糖磷酸途径、三羧酸循环，分别 在细胞质基质、细胞质基质和质体、线粒体内 进行。
质体
一、 糖酵解
细胞质基质中的己糖在无氧(或有氧)状态下分 解成丙酮酸的过程。
~EMP途径(3位德国生物化学家：G. Embden、 O. Meyerhof和J. K. Parnas)。
1:己糖的磷酸化
-2ATP
2:己糖磷酸的裂解
+2ATP
3: ATP和丙酮酸的生成
+2ATP
底 物 水 平 磷 酸 化：底物的分子 磷酸直接转到 ADP形成ATP。
糖酵解的总反应式：
葡萄糖+2NAD+ + 2ADP+2Pi +2NADH+2ATP+2H++2H2O
是来自组 织内的含氧物质（水分子和被氧化的糖分子） ~分子内呼吸（intramolecular respiration）。
（ 四 ） physiological significances of TCA cycle
1.~是提供生命活动所需能量的主要来源。 2. ~物质代谢枢纽。
四 、 戊 糖 磷 酸 途 径 (pentose phosphate pathway，PPP)
~己糖磷酸支路（hexose monophosphate Shunt, HMS)。
葡萄糖在细胞质基质和质体中的可溶性酶直 接氧化，产生NADPH和一些磷酸糖的酶促反 应过程。
（一）PPP的化学历程
6NADP+ 6NADPH+6H+
6 G-6-P
6 葡萄糖酸内酯-6-P
G-6-P脱氢酶
1. 氧化阶段
6 葡萄糖酸-6-P 6NADP+
6CO2
6NADPH+6H+
6 核酮糖-5-P
2 木酮糖-5-P 2 核糖-5-P 2 木酮糖-5-P
植物生理学-呼吸作 用
Section 1 呼吸作用的概念及其生理意义 一、呼吸作用Concept
Respiration ： 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，可分为：
有氧呼吸（aerobic respiration） 无氧呼吸（anaerobic respiration）
酒精发酵（alcohol fermentation)。
（细胞质）
丙酮酸脱羧酶
CH3COCOOH
CO2+CH3CHO
乙醇脱氢酶
CH3CHO+NADH+H+
CH3CH2OH+NAD+
C6H12O6 +2ADP +2Pi
2C2H5OH +2CO2 +2ATP
乳酸发酵（lactate fermentation）
（细胞质）
乳酸脱氢酶
CH3COCOOH+NADH +H
CH3CHOHCOOH+NAD+
C6H12O6+2ADP +2Pi
2CH3CHOHCOOH +2ATP
三、三羧酸循环
丙酮酸在有氧的条件下，通过一个包括三羧 酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解，直到形成 H2O和CO2的过程。
tricarboxylic acid cycle, ~TCA cycle ， ~ citric acid cycle( 第 一 个 产 物 是 柠 檬 酸 ) ， ~Krebs cycle(由H.Krebs发现--1953年获诺贝 尔生理或医学奖）。
(一)线粒体structure and function
外膜：平滑； 内膜：向内皱褶突起形成嵴(crista）;内膜内侧表面 分布许多带柄的球状小体~ATP合酶复合体。电子传 递和氧化磷酸化部位。 膜间间隙（或膜间空间）; 基质（matrix）：三羧酸循环的场所。 半自主性细胞器，含有核糖体、RNA和DNA。