植物生理学之植物呼吸代谢
76页1、,第四章 植物的呼吸作用,前面讲的光合作用是植物把外界物质改造为自身物质的过程,是新陈代谢的同化作用方面。 本章讨论的呼吸作(Respiration):是将植物体内的物质不断分解的过程,是新陈代谢的异化作用方面。,第一节 呼吸作用概念和意义 一、呼吸作用(Respiration) 在酶的参与下,细胞把淀粉或己糖逐步氧化分解并释放能量的过程。,有氧呼吸,呼吸作用,无氧呼吸,1、有氧呼吸 指生活细胞在氧气的参与下,把某些有机物质彻底氧化分解,放出CO2并形成水,同时释放能量的过程。 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O + G G=2870kj 呼吸作用释放的CO2中的氧来源于呼吸底物和H2O,所生成的H2O中的氧来源于空气中的O2。,2、无氧呼吸(发酵) 一般指在无氧条件下,细胞把某些有机物质分解成为不彻底的氧化产物,同时释放能量的过程。 高等植物无氧呼吸可产生酒精或乳酸: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 + G(100kj) C6H12O6 2CH3CHOHCOOH+ G, 既不吸收氧气也不释放CO2的呼吸作用是存在的,如产物为乳酸的无氧呼吸。 植物一生大多
2、数时间在进行有氧呼吸,只可以进行短时间无氧呼吸,绝大数植物进行酒精发酵。 有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。,二、呼吸作用的生理意义 呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量。 慢,逐步释放,ATP等形式储存 需呼吸作用提供能量的生理过程有:离子的主动吸收、细胞的分裂和分化、有机物的合成、种子萌发等。 不需要呼吸直接提供能量的生理过程有:干种子的吸胀吸水、离子的被动吸收、蒸腾作用、光反应等。, 呼吸作用为其它化合物合成提供原料。 丙酮酸, -酮戊二酸可通过转氨基作用形成相应的氨基酸,进而合成蛋白质。 磷酸丙糖可以形成甘油 丙酮酸形成乙酰CoA,生成脂肪酸,脂肪,3. 为脂肪、蛋白质的合成以及硝酸盐的还原提供还原型的NAD或还原型NADP。 4. 增强植物的抗性 健壮,中间产物,三、呼吸作用的场所 细胞质是糖酵解和戊糖磷酸途径进行的场所, 线粒体是三羧酸循环进行的位置。,第二节 呼吸作用的机理,一、己糖分解过程 二、电子传递及氧化磷酸化 三、呼吸过程中能量储存和利用,一、己糖分解过程 1、糖酵解途径(EMP) 2、三羧酸循环 (TCA) 3、磷酸戊糖途径(PPP),1、糖酵解途径(EMP
3、) 淀粉、葡萄糖或其它六碳糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程。 C6H12O6+2ADP+2NAD+2Pi 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H2O 对高等植物来说,不管是有氧呼吸还是无氧呼吸,糖的分解都必须先经过糖酵解阶段,形成丙酮酸, 然后才分道扬镳。 葡萄糖 丙酮酸,无氧 无氧呼吸生成酒精或乳酸,有氧 TCA循环,CO2,葡萄糖 ATP ATP 磷酸葡萄糖 磷酸果糖 二磷酸果糖 磷酸甘油醛 乙醇 2 NADH 二磷酸甘油酸 乙醛 2ATP 2ATP 丙酮酸 磷酸烯醇 磷酸甘油酸 式丙酮酸,乳酸,CO2,返回40,注意: 在细胞质中进行。 糖酵解不仅是个降解的过程,可以进行逆转,生成糖。 糖酵解过程中生成的中间产物,有很少一部分可以转化成其它有机物质的原料。如磷酸二羟丙酮 ,甘油。 糖酵解可以用呼吸抑制剂抑制,如碘乙酸。,2、三羧酸循环 (TCA) 2丙酮酸+2ADP+2Pi+8NAD+2FAD 6CO2+2ATP+8NADH+2FADH,丙酮酸 CO2 NADH 乙酰CoA 柠檬酸 草酰乙酸 异柠檬酸 NADH NADH 苹果酸 草酰琥珀酸 FADH CO2 琥珀酸 CO2 NAD
4、H ATP 琥珀酰CoA -酮戊二酸,注意: 在线粒体中进行。 EMP不产生CO2,只有在TCA中才产生CO2。 TCA中释放的CO2,不是靠大气中的O2直接把C 氧化,而是靠氧化底物中的氧和水分子中的氧来实现的。 TCA循环是糖、脂肪、蛋白质和核酸及其它物质共同的代谢过程。,3 、磷酸戊糖途径 (PPP) 在高等植物中,还发现可以不经过EMP生成丙酮酸而进行有氧呼吸的途径,就是PPP途径。 6G6P+12NADP+7H2O 6CO2 +12NADPH + 12H+ +5G6P+Pi,葡萄糖 ATP 磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 NADPH 1,6-二磷酸果糖 磷酸葡萄糖酸 磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 CO2 NADPH 5-磷酸核酮糖 4-磷酸赤藓糖 3- 磷酸甘油醛 7-磷酸景天庚酮糖 5-磷酸木酮糖 5-磷酸核糖,ATP,注意: 发生在细胞质中。 PPP途径是直接氧化葡萄糖。 H的受体是NADP,所形成的NADPH如果要形成ATP时,必须穿梭进入线粒体,才进入呼吸链,如不穿梭,则用于脂肪酸的合成。 其中间产物虽然简单,但其生理活性较高,它可以沟通其它代谢途径。 PPP途径在成熟和老年组
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