5第五章呼吸作用资料教程.ppt

5-1. 5-1. 呼吸作用的概念和生理意义呼吸作用的概念和生理意义 5-2.5-2.呼吸代谢的多样性呼吸代谢的多样性5-3. 5-3. 呼吸作用的指标及影响因素呼吸作用的指标及影响因素 5-4. 5-4. 呼吸作用与农业生产呼吸作用与农业生产 一一. . 概念概念 是指生活细是指生活细胞内的有机胞内的有机物，在酶的物，在酶的参与下，逐参与下，逐步氧化分解步氧化分解并释放能量并释放能量的过程 5-1.5-1.呼吸作用的概念和意义呼吸作用的概念和意义2. 2. 无氧呼吸无氧呼吸 二二. . 生理意义生理意义 1. 1. 为植物生命活动提供能量和还原力为植物生命活动提供能量和还原力NADHNADPHFADH22. 2. 中间产物是合成重要有机物质的原料中间产物是合成重要有机物质的原料植物激素l植物受到病菌侵染或受伤时，呼吸速率升高，分解有毒物质或促进伤口愈合l伤呼吸，加速木栓化或木质化，减少感染l促进具有杀菌作用的绿原酸、咖啡酸等的合成，增强免疫能力3. 3.在植物抗病免疫方面有重要作用在植物抗病免疫方面有重要作用（一）呼吸代谢生化途径的多样性（二）电子传递途径的多样性（三）末端氧化酶的多样性一、呼吸代谢多样性的内 容5-2.呼吸代谢的多样性（一）呼吸代谢生化途径的多样性1、EMP2、无氧呼吸3、TCA循环4、PPP5、GAC6、乙醇酸氧化途径PEP1糖酵解（Glycolysis） EMP C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2CH3COCOOH + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O细胞浆 ATPNADHPyr的命运无氧呼吸（Anaerobic Respiration） 丙酮酸脱氢酶复合体：丙酮酸脱羧酶，二氢硫辛酸转乙酰基转移酶，二氢硫辛酸脱氢酶，CoA-SH，FAD，NAD+，硫辛酸，Mg2+ , 硫胺素焦磷酸（TPP+）丙酮酸生成乙酰COA：EMPTCA的纽带2.三羧酸循环（TCA cycle）柠檬酸环或Krebs环 PyrATPNADHFADH2线粒体基质CO2呼吸电子传递链ATPNADPH细胞质3.磷酸戊糖途径（Pentose Phosphate Pathway, PPP）（HMP） C6H12O6+12NADP+6CO2+12NADPH2（循环六次） 6 G-6-P + 12NADP+ + 7H2O 6CO2 + 12 NADPH2 + 5 G-6-P + Pi4.乙醛酸循环(glyoxylic acid cycle) GAC脂肪5.乙醇酸氧化途径(glycolic acid oxidation pathway) GAP水稻根系H2O2（二）电子传递途径的多样性呼吸链(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电子传递总轨道。

1.呼吸链的概念和组成氢传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有NAD、FMN、FAD、CoQ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、铁硫蛋白呼吸链传递体传递电子的顺序是：代谢物NAD+FADCoQ细胞色素系统O2 图示五种酶复合体H+呼吸链的组成 呼吸链中五种酶复合体 (1)复合体(NADH:泛醌氧化还原酶) (2)复合体(琥珀酸:泛醌氧化还原酶) (3)复合体(UQH2 :细胞色素C氧化还原酶) (4)复合体(Cytc:细胞色素氧化酶) (5)复合体(ATP合成酶)2.呼吸链上的传递体H+电子传递链3.电子传递链的多样性（一）磷酸化的概念及类型 ADP+Pi +energy ATP 1.底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 4.氧化磷酸化在高等植物中以这种形式形成的ATP只占一小部分，糖酵解过程中有两个步骤发生底物水平磷酸化： 在TCA循环中，由琥珀酰CoA形成琥珀酸时通过底物水平磷酸化生成ATP2. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)NADHFMN FeSCoQCytb FeS Cytc1Cytc Cytaa3O2ADP+Pi ATPADP+Pi ATPADP+Pi ATPFeSFADH细胞色素氧化酶P/O=3-51.90-38.5-103.81ATPADPPi-35.1KJ.mol-1+ATP可能形成部位3.氧化磷酸化的机理l化学渗透假说(P. Mitchell 1961年)lATP结合转化机制末端氧化酶：能将底物所脱下的氢中的电子最后传给O2，并形成H2O或H2O2的酶类。

交替氧化酶：又称抗氢氧化酶细胞色素氧化酶线粒体外末端氧化酶（三）、末端氧化酶的多样性末端氧化酶的多样性呼吸作用中的能量计算细胞质中的氢还原体是如何进入线粒体的？EMPHMPNADHNADPH甘油3磷酸穿梭GP-DHAP穿梭甘油3磷酸脱氢酶细胞质NADH线粒体内膜FADH2穿梭机制跨膜运动胞液 线粒体基质 苹果酸穿梭苹果酸脱氢酶胞液 线粒体基质 线粒体内膜胞液 线粒体基质 苹果酸 柠檬酸 草酰乙酸 乙酰乙酰CoACoA ADP+Pi CoASH ATP 柠檬酸裂解酶 柠檬酸 CoASH 乙酰CoA 草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶 丙酮酸 NADPH+H+ CO2丙酮酸 NADP+ 苹果酸酶 苹果酸 CO2乙酰辅酶A的转运-柠檬酸丙酮酸穿梭NADH+H+NADH+H+四、光合作用与呼吸作用的关系四、光合作用与呼吸作用的关系1. ADP1. ADP和和NADPNADP+ +在光合和呼吸中可共用在光合和呼吸中可共用 2. 2. 光合光合C C3 3途径与呼吸途径与呼吸PPPPPP途径基本上正反反应，中间途径基本上正反反应，中间产物可交替使用产物可交替使用 3. 3. 光合释放光合释放OO2 2 呼吸，呼吸， 呼吸释放呼吸释放COCO2 2 光合光合 联系区别光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、淀粉、己糖等有机物产物O2、淀粉、己糖、蔗糖等有机物CO2、H2O等能量转换贮藏能量的过程光能 电能 活跃的化学能 稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能 活跃的化学能发生部位绿色细胞、叶绿体、细胞质生活细胞、线粒体、细胞质发生条件光照下才可发生光下、暗处都可发生一一. . 呼吸作用的指标呼吸作用的指标二二. .呼吸商的影响因素呼吸商的影响因素三三. .呼吸速率的影响因素呼吸速率的影响因素5-3 呼吸作用的指标及其影响因素1. 1. 呼吸速率呼吸速率(respiratory rate)(respiratory rate) molgmolg-l -lhh-1-1， molmmolm-2-2s s-1-1， lglg-l -lhh-1-1等等 2. 2. 呼吸商呼吸商(respiratory quotient(respiratory quotient，RQ) RQ) 又称呼吸系数又称呼吸系数RQ=RQ=释放的释放的COCO2 2量量 / / 吸收的吸收的OO2 2量量 概念一一. . 呼吸作用的指标呼吸作用的指标5-4. 呼吸作用与农业生产如何储藏种子种子/ /果实、块根、块茎果实、块根、块茎？最适温度最适温度: 25: 2535 35 最低温度：最低温度：00左右左右 最高温度：最高温度：35354545 在在035035，温度系，温度系数数(Q(Q1010) )为为2.02.02.5 2.5 （1 1）温度温度预先将豌豆幼苗放在25下，培养4天，其相对呼吸速率为10，在放到不同温度下培养3h, 测定相对速率的变化 呼吸速率的影响外界条件因素呼吸速率的影响外界条件因素呼吸开始呼吸开始下降下降202010102020有氧呼吸有氧呼吸1010无氧呼吸出现并无氧呼吸出现并逐步增强，有氧逐步增强，有氧呼吸迅速下降。

呼吸迅速下降2 2）氧气）氧气过高过高? ?过低过低? ?O2无氧呼吸的消失点无氧呼吸的消失点氧饱和点oxygen saturation point氧饱和点与温度有关 1、无氧呼吸产生酒精，酒精使细胞质的蛋白质变性； 2、无氧呼吸利用葡萄糖产生的能量很少，植物要维持正常的生理需要就要消耗更多的有机物； 3、没有丙酮酸氧化过程，缺乏新物质合成的原料 长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？COCO2 2浓度增高浓度增高, , 呼吸受抑呼吸受抑, , 5 5时，明显抑制时，明显抑制, , 土壤积累土壤积累COCO2 2可达可达4 41010（3 3） CO2CO2 种子含水量是制约种子呼吸强弱的重要因素呼吸底物的含量呼吸底物的含量机械损伤机械损伤（4 4）水分）水分。