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§4-1. 呼吸作用的概念和生理意义 §4-2. 呼吸代谢的多样性 §4-4. 呼吸作用的指标及影响因素 §4-5. 呼吸作用与农业生产

第四章 植物的呼吸作用. §4-1. 呼吸作用的概念和生理意义 §4-2. 呼吸代谢的多样性 §4-4. 呼吸作用的指标及影响因素 §4-5. 呼吸作用与农业生产. §4-1. 呼吸作用的概念和意义. 一 . 概念. 是指生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。. 1. 有氧呼吸. 是指生活细胞利用 O 2 ，将某些有机物质彻底氧化分解，形成 CO 2 和 H 2 O ，同时释放能量的过程。. O. H 2 O. 2. 无氧呼吸. 是指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。.

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§4-1. 呼吸作用的概念和生理意义 §4-2. 呼吸代谢的多样性 §4-4. 呼吸作用的指标及影响因素 §4-5. 呼吸作用与农业生产

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Presentation Transcript

  1. 第四章 植物的呼吸作用 §4-1. 呼吸作用的概念和生理意义 §4-2.呼吸代谢的多样性 §4-4. 呼吸作用的指标及影响因素 §4-5. 呼吸作用与农业生产

  2. §4-1.呼吸作用的概念和意义 一. 概念 是指生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。

  3. 1. 有氧呼吸 是指生活细胞利用O2，将某些有机物质彻底氧化分解，形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。 O H2O

  4. 2. 无氧呼吸 是指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。

  5. 二. 生理意义

  6. 1. 为植物生命活动提供能量和还原力

  7. 2. 中间产物是合成重要有机物质的原料

  8. 如：呼吸与植物激素的关系： PPP：E–4-P 莽草酸 Trp IAA EMP：PEP TCA：OAA Asp Met S-腺苷蛋氨酸（SAM） 1-氨基环丙烷-1羧酸（ACC） 乙烯

  9. 3.在植物抗病免疫方面有重要作用 • 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。 • 伤呼吸，加速木栓化或木质化，减少感染 • 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。

  10. §4-2.呼吸代谢的多样性 ◆植物呼吸代谢并不只有一种途径。 植物、器官或组织、生育时期、环境条件。 ◆汤佩松(1965)：提出呼吸代谢多条线路的观点，主题思想是阐明呼吸代谢与其它生理功能 之间控制与被控制的相互制约的关系。

  11. 一、呼吸代谢多样性的内 容※ （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

  12. （一）呼吸代谢生化途径的多样性 1、EMP 2、无氧呼吸 3、TCA循环 4、PPP 5、GAC 6、乙醇酸氧化途径

  13. 淀粉、蔗糖 正常情况下PPP途径占呼吸3%~30%，处于逆境时，PPP上升，油料作物结实期PPP上升 磷酸己糖 磷酸戊糖 PPP途径 糖酵解 磷酸丙糖 乳酸（淹酸菜、泡菜、青贮饲料） 乳酸脱氢酶 乙醇 洒精发酵 无氧 脱羧酶 乙醛 丙酮酸 有氧 乙酸（醋） 有氧 β –氧化 脂肪 乙酰CoA 乙醛酸循环 琥珀酸 乙酸 乙醇酸 草酸 甲酸 三羧酸循环 乙醇酸循环 CO2+H2O 中间代谢产物是合成糖类、脂类、蛋白质和维生素及各种次生物质的原料

  14. （一）呼吸代谢生化途径的多样性

  15. 图 植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图

  16. 1．糖酵解（Glycolysis） EMP C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi  2CH3COCOOH + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O 细胞浆 ATP NADH

  17. Pyr ATP ADP

  18. 糖酵解特点 （1）反应物是葡萄糖，产物是丙酮酸，没有彻底氧化。 （2）产生的能量少，但其中许多物质是细胞代谢的重要中间物。 2个NADH2，2个ATP。 （3）不需要O2 （4）糖酵解的控制点：（不可逆反应部位） 已糖激酶（Hexokinase） 磷酸果糖激酶（PFK， Phosphofructokinase） 糖异生 丙酮酸激酶 （Pyruvate Kinase）

  19. Tyr的命运

  20. 无氧呼吸（Anaerobic Respiration） NAD+ NADH

  21. 丙酮酸生成乙酰COA：EMP—TCA的纽带 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+）

  22. 2.三羧酸循环（TCA cycle）柠檬酸环或Krebs环 线粒体基质 Tyr ATP NADH FADH2 CO2

  23. -酮戍二酸脱氢酶复合体：-酮戍二酸脱羧酶，二氢硫辛酸转琥珀酰基转移酶，二氢硫辛酸脱氢酶，CoA-SH，FAD，NAD+，硫辛酸，Mg2+ , 硫胺素焦磷酸（TPP+）

  24. CO2来源？？

  25. 三羧酸循环的特点和生理意义 • 1. TCA循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能量的有效途径。 • 2.TCA循环中释放的CO2中的氧，不是直接来自空气中的氧，而是来自被氧化的底物和水中的氧。 • 3.在每次循环中消耗2分子H2O。一分子用于柠檬酸的合成，另一分子用于延胡索酸加水生成苹果酸。 CH3COCOOH + 4NAD+ + FAD+ + GDP + Pi + 3H2O 3CO2 + 4NADH2 + FADH2 + GTP

  26. 4.TCA循环中并没有分子氧的直接参与，但该循环必须在有氧条件下才能进行，因为只有氧的存在，才能使NAD+和FAD在线粒体中再生，否则TCA循环就会受阻。4.TCA循环中并没有分子氧的直接参与，但该循环必须在有氧条件下才能进行，因为只有氧的存在，才能使NAD+和FAD在线粒体中再生，否则TCA循环就会受阻。 • 5.该循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相互转变。 CH3COCOOH + 4NAD+ + FAD+ + GDP + Pi + 3H2O 3CO2 + 4NADH2 + FADH2 + GTP

  27. 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 + Pi 细胞质 ATP NADPH

  28. 特点： （1）不经糖酵解，葡萄糖直接脱羧，脱氢。 （2）（是非氧化的）分子间基因转移，重排 （3）所有的酶都在细胞浆中，所以PPP在细胞浆中进行 （4）葡萄糖循环一次放出一分子CO2，产生2分子NADPH2，所以一个葡萄糖分子彻底氧化经6次循环产生6分子CO2，12分子NADPH2。

  29. 标记C6-G释放的14CO2 C6 —— ———————————— 标记C1-G释放的14CO2 C1 磷酸戊糖途径的生理意义 （1）中间产物如RU5P和R5P是核酸的原料，GAP与EMP相沟通。F6P，7-P-景天庚酮糖(SBP)使呼吸与光合作用连系。 （2）NADPH2，特别是脂肪合成需要NADPH2供给，NADPH能被植物线粒体氧化形成ATP。 （3）抗病：4-P-赤藓糖和GAP可以合成莽草酸，它是多种具抗病作用的多酚物质的前体。如木质素，花菁苷等。 各组织中EMP与PPP途径各占比例不同，用标记实验中的C6/C1来衡量。（PPP中的CO2来自C1) 多数组织的比值在0.5-0.75之间，但如胡萝卜只有0.36，玉米根尖则为0.91。 =

  30. 4.乙醛酸循环(glyoxylic acid cycle) GAC 脂肪

  31. 5.乙醇酸氧化途径 (glycolic acid oxidation pathway) GAP 水稻根系 H2O2

  32. （二）电子传递途径的多样性

  33. 1.呼吸链的概念和组成 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。 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+→FAD→CoQ→细胞色素系统→O2。

  34. 研究方法

  35. 氧化还原电位

  36. 2.呼吸链上的传递体 UQ NADH FMN Fe·S CoQ Cytb Fe·S Cytc1 Cytc Cytaa3 O2 Fe·S 细胞色素氧化酶P/O=3 FADH 呼吸链的组成 呼吸链中五种酶复合体 (1)复合体Ⅰ(NADH:泛醌氧化还原酶) (2)复合体Ⅱ(琥珀酸:泛醌氧化还原酶) (3)复合体Ⅲ(UQH2 :细胞色素C氧化还原酶) (4)复合体Ⅳ(Cytc:细胞色素氧化酶) (5)复合体Ⅴ(ATP合成酶)

  37. 图示五种酶复合体 H+

  38. 电子传递链 H+

  39. F－S UQ FMN

  40. UQH2

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