植物生理学

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呼吸抑制剂的作用： 能够阻断电子传递链中某一部位的电 子传递的物质
⑴鱼藤酮、安米妥：可阻断电子由NADH向UQ 传递；
⑵丙二酸：阻断电子由琥珀酸向FAD的传递；
⑶抗霉素A：抑制电子从Cytb/c1传递到Cytc； ⑷氰化物、叠氮化物、CO：阻止电子由Cyta3传 给氧。
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实验应用
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细胞色素：有很多种类，电子传递链中存 在5中，细分：cyta cyta3 cytb562 cytb566 cytc cytc1 等等，统分为3类：cyta cytb cytc . Cyta的辅基——血红素A cytb的辅基——血红素B cytc的辅基——血红素C cytb 和 cytc1 都是线粒体内膜上的嵌入蛋 白，这两种细胞色素是以复合体的形式存 在，复合体中有Fe-S蛋白。 Cytb 有质子泵的功能。

三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle):
是指丙酮酸在有氧条件下，进入线粒体，通过一个包括
三羧酸和二羧酸的循环逐步脱羧脱氢彻底氧化分解成水和 CO2 的过程。 TCA普遍存在于动物、植物、微生物细胞中，起始底物为 乙酰 COA，是糖、脂肪、蛋白质的共同氧化途径。 TCA循环的总反应式为： 2CH3COCOOH + 8NAD+ + 2FAD + 2ADP + 2Pi + 4H2O 6CO2 + 8NADH + 2FADH2 + 2ATP
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一、呼吸链的概念和组成

呼吸链：
呼吸代谢中间产物的电子和质子，沿着一系列电子传递体 有顺序的传递到分子氧的总轨道。 传递体分为两种： H传递体 电子传递体

H传递体，传递H，作为脱氢酶的辅基：
有NAD、NADP、FMN、FAD、ＵＱ

电子传递体：细胞色素体系和铁硫蛋白Fe-S，只传递电子。
细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的结合蛋白，通过铁卟啉辅 基中的铁离子完成对电子的传递。有Cyta、Cytb和Cytc三类。
有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式
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2 无氧呼吸(anaerobic respiration) 指细胞在无氧条件下把某些有机物分解为不彻底的 氧化产物，同时释放能量的过程。在微生物上则称为 发酵（fermentation）。
C6H12O6 2C2H5OH或2CH3CHOHCOOH+2CO2+能量
当某一部位被电子传递抑制剂作用
后,其下游由于无电子供应,各组分处 于氧化态,其上游由于电子传不走,各 组分处于还原态.利用这个原理,可用 不同的抑制剂测定各组分的排列顺 序．



As in photosynthesis, regulation of energy production/consumption is critical
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3C
Lignin; alkaloids; flavanoids
2C 4C 6C
This is all occurring in the matrix of the mitochondrion
Fatty acids; lipids; carotenoids; abscisic acid
4C 5C
N-assimilation, amino acid formation (proteins), chlorophylls
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ATP synthase
Most of the ATP produced in respiration comes from electrons of NADH and FADH2 that enter a membrane-bound electron transport process, producing a membrane potential, leading to oxidative phosphorylation
NADH CoQ
FADH CoQ cytc
Cytb cytc Fe-S CoQ
复合体Ⅳ 16万
细胞色素氧化 酶复合体Cyta cyta3
cytc
O2
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Q循环
QH2有2个质子和电子,将其中高势能的1电 子传给铁硫,传给细胞色素和氧,同时释放2 个质子,失去1电子的QH2成为半醌阴离子, 另外1电子传给细胞色素B,还原成Q, 细胞色素B将电子又传给Q,在质子的参入 下,重新合成QH2
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CO2 CH3 C=O + HS- COA 乙酰COA COOH NAD+ NADHH+ H2 O 草酰乙酸 柠檬酸 苹果酸 HS-COA + + NAD NADHH H2O + 异柠檬酸 NAD 延胡索酸 呼吸链 NADHH+ FADH2 CO2 FAD + NAD+ α-酮戊二酸 NADHH 琥珀酸 HS-COA 琥珀酰COA CO2 ATD ADP
有毒物质；受伤时旺盛的呼吸能促进伤口愈合；呼吸作用的
加强可以促进具有杀菌作用的绿原酸和咖啡酸的合成。
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第二节 植物的呼吸代谢途径
呼吸作用的糖的分解代谢途径
有3种：
⑴ 糖 酵 解 (EMP)
⑵ 三羧酸循环 (TCA) ⑶ 戊糖磷酸途径 (PPP)
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一、糖 酵 解(EMP)

糖酵解(glycolysis)：
100KJ
有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的 专性嫌气微生物、好气性微生物 高等植物的呼吸主要是有氧呼吸，但仍保留有无氧呼吸 的能力。
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无氧呼吸的特点:

1、底物分解不彻底； ２、释放的能量少。 例如：苹果、香蕉贮存久了产生的酒味 是酒精发酵，胡萝卜、甜菜块根和青贮 饲料在贮藏时也会产生乳酸。 动物组织也会进行乳酸发酵。
2丙酮酸+2ATP+2NADHH +2H2O
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+
总反应式
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糖酵解的生理意义：
1 普遍存在于生物体中，是有氧呼吸和无氧呼吸的
共同途径。 2 其产物丙酮酸可通过各种途径生成不同的物质。 3 提供部分能量，是厌氧生物获能的主要方式。 4 过程中，多数反应均可逆转，为糖异生作用提供
途径。
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二、三羧酸循环 (TCA)
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The whole cell
Glycolysis takes place in the cytosol
Citric acid cycle (= TCA= Kreb’s Cycle) and respiratory electron transport take place in mitochondria “Dark” Respiration involves glycolysis, Citric acid cycle and electron transport

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相对分 子量
辅 基
组成成分
电子供 电子 体 受体
复合体Ⅰ 88万
复合体Ⅱ 14万 复合体Ⅲ 25万
FMN Fe-S NADH脱氢酶 FMN Fe-S
FAD Fe-S hemeb562, b566 Fe-S heme c Heme a heme a3 Cu a Cu b 琥珀酸脱氢酶 FAD Fe-S
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呼吸器官
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呼吸器官
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二 呼吸作用的生理意义
呼吸作用是一切生活细胞的共同特征，
呼吸停止， 也就意味着生命的终结。
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主要表现在三个方面：
1 、为植物生命活动提供能量：离子主动吸收和运输、 细胞分裂和伸长、有机物的合成与运输、种子发芽等。

2 、其中间产物是合成植物体内重要有机物的原料 3 、在植物抗病免疫方面有着重要作用：植物受到病菌 侵入时，侵染部位呼吸速率急剧升高，以通过生物氧化分解

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Cytc是电子传递中唯一的外周蛋白，它位 于线粒体内膜外侧，含有104个AA残基， 分子量为13000，可接受cytc1传递来的电 子，并转移给cyta.a3 cyta.a3 是 cyta 和cyta3的复合体，复合体中 还含有２个铜原子，cyta.a3是跨膜蛋白， 可接受cytc传来的电子，交给分子氧，生 成水。同时可将基质中的至少２个氢离子 泵到线粒体内膜外侧，有泵的功能。 cyta.a3又称为细胞色素Ｃ氧化酶。
第二篇 植物体内物质与能量的转变
第四章
植物的呼吸作用
本章重点和难点：
一、呼吸代谢途径的多样性； 二、呼吸链氧化磷酸化； 三、呼吸作用与农业。

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本章主要内容

呼吸作用的概念及生理意义 植物的呼吸代谢途径 生物氧化 呼吸过程中能量的贮存和利用 呼吸作用的调节和控制 影响呼吸作用的因素 呼吸作用与农业生产
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第一节 呼吸作用的概念及生理意义 一 呼吸作用的概念
呼吸作用包括两大类型：有氧呼吸和无氧呼吸
1 有氧呼吸(aerobic respiration)：
指生活细胞在氧参与下，把某些有机物质彻底氧化分解， 放出CO2和H2O，同时释放能量的过程。 C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 2870KJ
ＴＣＡ循环的反应过程
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Things I’d like you to know about the citric acid cycle

Like the Calvin cycle, it is a cycle (the Calvin cycle involves energy capture through incorporation of carbon into small sugars, which are reduced by energy from photosynthetic electron transport. The citric acid cycle involves energy release through loss of carbon from small organic acids which are oxidized, producing electrons to be used in mitochondrial electron transport). The cycle is “flexible”. The organic acids are all involved in a very large number of other biosynthetic pathways Most of the ATP production is through electron transport in mitochondrial membranes (cristae)
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三、戊糖磷酸途径( PPP )

戊糖磷酸途径 (pentose phosphate pathway)：
是指葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧，并以戊糖磷酸为重 要中间产物的有氧呼吸途径，又称己糖磷酸途径(HMP)。

戊糖磷酸途径的生化过程： 1、G 的氧化脱羧： G→G6P→6-PGL→Ru5P 2、G 的再生阶段： Ru5P →…… →G6P

总反应式：
6G6P+12NADP+ +7H2O 6CO2+12NADPH· + +5G6P + Pi H
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戊糖磷酸途径的特点和生理意义
1、与糖酵解的区别 a. 氧化还原辅酶不一样。 EMP是NAD，而在HMP中是NADP b. 中间过程和中间产物不一样。 2、意义： ⑴PPP是G直接氧化分解的生化途径，产生大量的NADPH， 为各种合成反应(如脂肪酸的合成)提供还原力； ⑵其中间产物是许多重要有机物生物合成的原料； ⑶提高植物的抗病性和适应性 PPP在许多植物中普遍存在，特别是在植物感病、受伤、 干旱时，该途径可占全部呼吸的50%以上。
是指淀粉、蔗糖、葡萄糖或其它六碳糖在无氧条件下分 解成丙酮酸的过程，亦称EMP途径。在细胞质中进行

糖酵解途径：
G1P 葡萄糖
ATP ADP
DHAP PGAld
淀粉 蔗糖
G6P
F6P
FBP
ATP ADP
NAD+ 2PG ATP ADP PGA DPGA
ATP ADP
丙酮酸 PEP
NADHH+ห้องสมุดไป่ตู้
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi
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与光合作用的联系及其调节
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第三节 生 物 氧 化

生物氧化(biological oxidation)
有机物质在生物体内进行氧化，消耗氧气，生成CO2和水， 放出能量的过程。

与燃烧等非生物氧化不同
它是在生活细胞内，在常温、常压、接近中性的pH和有 水的环境下，在一系列酶以及中间传递体的共同作用下逐步 地完成的，而且能量也是逐步释放的。