植物的呼吸代謝及能量轉(zhuǎn)換

關(guān)于植物的呼吸代謝及能量轉(zhuǎn)換第1頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月要求：掌握呼吸作用的概念和生理意義，植物呼吸代謝途徑的特點(diǎn)及調(diào)控，植物呼吸作用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系。

重點(diǎn)：植物呼吸代謝的多樣性，呼吸作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。第2頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)呼吸作用的概念

第二節(jié)植物呼吸代謝途徑

第三節(jié)呼吸代謝的調(diào)控

第四節(jié)影響植物呼吸的因素

第3頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第4頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)呼吸作用的概念植物的呼吸作用：植物以碳水化合物為底物，經(jīng)過(guò)呼吸代謝途徑降解，產(chǎn)生能量和各種中間產(chǎn)物，供給其他生命活動(dòng)過(guò)程的需要。C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O第5頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月呼吸作用的生理意義（1）為植物生命活動(dòng)提供能量（2）為植物體內(nèi)其他重要有機(jī)物質(zhì)合成提供原料，是植物代謝的中心（3）在植物抗病免疫方面起重要作用。第6頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月植物呼吸代謝的途徑呼吸代謝過(guò)程包括底物的降解（底物氧化）和能量產(chǎn)生（末端氧化）。第7頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

有氧呼吸和無(wú)氧呼吸有氧呼吸是指呼吸底物在有氧條件下，被徹底氧化降解為H2O和CO2并產(chǎn)生大量能量（ATP）的過(guò)程；無(wú)氧呼吸是在無(wú)氧或缺氧的條件下，呼吸底物被部分氧化分解（不被徹底氧化為H2O和CO2）并只有較少能量產(chǎn)生的過(guò)程，高等植物進(jìn)行無(wú)氧呼吸時(shí)產(chǎn)生乳酸或乙醇。第8頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月呼吸作用的生理指標(biāo)呼吸商（RQ）：呼吸底物在呼吸過(guò)程中所釋放的CO2的量和吸收的O2的量間的比值。呼吸商（RQ）＝釋放的CO2的量吸收的O2的量糖（RQ）＝1油脂/蛋白質(zhì)（RQ）<1第9頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月呼吸強(qiáng)度呼吸強(qiáng)度/呼吸速率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的呼吸材料在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行呼吸所消耗的O2或釋放的CO2的量。第10頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)植物呼吸代謝途徑1、淀粉和蔗糖的降解2、糖酵解途徑3、三羧酸循環(huán)4、磷酸戊糖途徑5、電子傳遞鏈6、氧化磷酸化第11頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)體第12頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一淀粉和蔗糖的降解（一）淀粉的降解淀粉是植物最重要的儲(chǔ)藏多糖。淀粉降解可通過(guò)淀粉磷酸化分解和淀粉水解。第13頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月淀粉葡萄糖葉綠體/淀粉體第14頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蔗糖葡萄糖/果糖糖酵解途徑細(xì)胞質(zhì)第15頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月糖酵解途徑（EMP途徑）：葡萄糖或淀粉經(jīng)過(guò)一系列無(wú)氧的氧化過(guò)程而分解成為丙酮酸的代謝途徑（在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行）。葡萄糖＋2NDA++2ADP2-+2H2PO4-

2丙酮酸＋2NADH+2H++2ATP3-+2H2O第16頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三羧酸循環(huán)植物線粒體圓柱體和橢球體，一個(gè)植物細(xì)胞含有大約數(shù)百個(gè)線粒體。第17頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸通過(guò)丙酮轉(zhuǎn)運(yùn)器輸入線粒體基質(zhì)。丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)器位于線粒體內(nèi)膜，促進(jìn)丙酮酸和線粒體基質(zhì)中OH-進(jìn)行電中性交換，使丙酮酸進(jìn)入線粒體基質(zhì)。

丙酮酸在線粒體中經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)徹底氧化降解生成CO2和H2O。第18頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月植物三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)：（1）由琥珀酰輔酶A合成酶催化的從琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)化為琥珀酸的反應(yīng)，在植物中是生成ATP，而在動(dòng)物中生成的是GTP。第19頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）在植物線粒體中普遍存在NAD+蘋(píng)果酸酶，它催化蘋(píng)果酸的氧化脫羧反應(yīng)。NAD+蘋(píng)果酸酶的存在使植物可以在缺少丙酮酸的情況下，完全氧化有機(jī)酸，例如蘋(píng)果酸、檸檬酸等。這可能也是為什么在許多植物的液泡中儲(chǔ)存許多蘋(píng)果酸的原因。第20頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磷酸戊糖途徑的特點(diǎn)（1）在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行；（2）主要中間產(chǎn)物是五碳糖。第21頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第22頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五電子傳遞和氧化磷酸化作用

一、電子傳遞鏈

二、氧化磷酸化

三、抗氰呼吸

四、末端氧化系統(tǒng)的多樣性

五、呼吸作用中的能量代謝第23頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、電子傳遞鏈第24頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子最終經(jīng)細(xì)胞色素氧化酶?jìng)鬟f給氧，形成水。第25頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、末端氧化系統(tǒng)的多樣性

參與生物氧化反應(yīng)的有多種氧化酶，其中處于呼吸鏈一系列氧化還原反應(yīng)最末端，能活化分子態(tài)氧的酶被稱為末端氧化酶(terminaloxidase)。第26頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線粒體內(nèi)的末端氧化酶①細(xì)胞色素氧化酶②抗氰氧化酶（交替氧化酶）2.線粒體外的末端氧化酶①酚氧化酶

②抗壞血酸氧化酶

③乙醇酸氧化酶第27頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在幼嫩組織中較活躍，在成熟組織中活性較小。通常呼吸作用中耗氧量的80%由這種酶承擔(dān)。該酶易受CN-、CO和N3-的抑制。

細(xì)胞色素氧化酶植物體內(nèi)最主要的末端氧化酶，其作用是將Cyta中的電子傳遞給O2，它與O2的親和力最高。線粒體內(nèi)的末端氧化酶第29頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗氰氧化酶

又名交替氧化酶，將UQH2的電子傳遞給O2，該酶對(duì)O2的親和力高。

第30頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗氰呼吸

高等植物存在著氰化物不敏感的呼吸，即在氰化物存在時(shí)仍有一定呼吸作用，稱為抗氰呼吸（交替途徑）。第31頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗氰呼吸電子傳遞途徑如下：NADHFMN-FeSUQ…………O2FP交替氧化酶O2第32頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月交替氧化酶抗氰呼吸第33頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗氰呼吸的生理意義：①有利于傳粉和種子萌發(fā)（放熱）天南星科植物的佛焰花序第34頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②抵御逆境③分流電子當(dāng)呼吸底物積累大于生長(zhǎng)、儲(chǔ)存、ATP合成需要時(shí)，通過(guò)該途徑將多余能量消耗掉。第35頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.線粒體外的末端氧化酶

多酚氧化酶：是含銅的酶，存在于質(zhì)體和微體中，催化酚類物質(zhì)為醌類物質(zhì)。

在日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)中，經(jīng)常要采取一些措施抑制褐變，或利用酚氧化酶的活動(dòng)產(chǎn)生特定的顏色。第37頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第38頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月抗壞血酸氧化酶含銅氧化酶，位于細(xì)胞質(zhì)或與細(xì)胞壁相結(jié)合。催化抗壞血酸脫氫反應(yīng)，生成脫氫抗壞血酸，脫下的氫傳給氧生成水。第39頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月乙醇酸氧化酶：

一種黃素蛋白，存在于過(guò)氧化體中，催化乙醇酸氧化為乙醛酸的反應(yīng)，在光呼吸中起重要作用。

第40頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月過(guò)氧化物酶與過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化物酶催化H2O2對(duì)芳香族胺類或酚類化合物的氧化。過(guò)氧化氫酶催化H2O2的分解。第41頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第42頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第43頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氧化磷酸化：在線粒體中，電子經(jīng)電子傳遞鏈傳遞到氧的過(guò)程，伴隨自由能的釋放，用于ADP的磷酸化形成ATP。

氧化磷酸化機(jī)理：化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)。通過(guò)線粒體膜上的ATP合酶復(fù)合物合成ATP。氧化磷酸化第44頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第45頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)

呼吸代謝的調(diào)控（自學(xué)）

第46頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)呼吸作用的生理指標(biāo)

及其影響因素

一、生理指標(biāo)

二、內(nèi)部因素對(duì)呼吸速率的影響

三、外界條件對(duì)呼吸速率的影響

第47頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、生理指標(biāo)1.呼吸速率2.呼吸商(respiratoryQuotient

RQ)第48頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月呼吸速率：

植物材料以單位重量（鮮重、干重）或蛋白氮等為基礎(chǔ)，在一定時(shí)間內(nèi)所放出的CO2的量或吸收的O2的量。

常用的單位有μmol·g-1·h-1。

第49頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月呼吸商(respiratoryQuotientRQ)：

指植物組織在一定時(shí)間內(nèi)放出CO2的量與吸收O2的量之比值，又稱為呼吸系數(shù)。

RQ＝放出CO2量吸收O2量第50頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)呼吸底物為碳水化合物且又被徹底氧化時(shí)，其RQ為1；

當(dāng)呼吸底物為脂肪(脂肪酸)、蛋白質(zhì)等分子中含還原程度較高的物質(zhì)時(shí)，RQ＜1；

若呼吸底物為有機(jī)酸等氧化程度較高的物質(zhì)時(shí)，RQ＞1。

第51頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月小麥和亞麻種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中呼吸商的變化第52頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、內(nèi)部因素對(duì)呼吸速率的影響不同植物，呼吸速率不同；同一植物的不同器官或組織，或不同發(fā)育時(shí)期的同一器官呼吸速率不同。第53頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、外界條件對(duì)呼吸速率的影響1.溫度2.O2

3.CO24.水分含量第54頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.

溫度呼吸溫度最低點(diǎn)：大多數(shù)植物在0℃以下已無(wú)呼吸或僅有微弱呼吸。呼吸溫度最高點(diǎn)：一般在35-45℃

。使呼吸過(guò)程以最快的，且是持續(xù)穩(wěn)定的速度進(jìn)行的溫度，稱為呼吸最適溫度。溫帶植物呼吸作用的最適溫度一般在25-35℃之間。第55頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

溫度對(duì)豌豆幼苗呼吸速率的影響第56頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.氧氣O2

第57頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月缺氧條件下O2無(wú)氧呼吸消失

把使無(wú)氧呼吸停止進(jìn)行時(shí)的最低氧含量(氧分壓)稱為氧消失點(diǎn)。

O2濃度升高時(shí)，有氧呼吸增強(qiáng)，當(dāng)O2濃度增加到一定程度后，呼吸作用使不再隨之增強(qiáng)，這一氧濃度稱為氧飽和點(diǎn)。第58頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有氧呼吸無(wú)氧呼吸氧濃度不同氧濃度下呼吸商也不同碳水化合物為底物，氧濃度小于消失點(diǎn)，呼吸商大于1；氧濃度超過(guò)消失點(diǎn)，無(wú)氧呼吸停止時(shí)，呼吸商等于1。第59頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月土壤通氣不良時(shí)(水淹)植物根系會(huì)處于缺氧或無(wú)氧環(huán)境許多耗能反應(yīng)，如礦質(zhì)元素的吸收等

乙醇或乳酸會(huì)使原生質(zhì)蛋白質(zhì)變性；

有機(jī)物消耗過(guò)多；

缺乏有氧呼吸的一些中間產(chǎn)物；ATP產(chǎn)生少；長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行無(wú)氧呼吸第60頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、CO2濃度末端產(chǎn)物，對(duì)呼吸有抑制作用。

但只有當(dāng)CO2濃度大大超過(guò)自然狀況下的CO2濃度時(shí)，才會(huì)發(fā)生這種情況。第61頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、水分含量植物種子水分含量與呼吸作用的關(guān)系。成熟種子水分含量較低；束縛水，酶不能發(fā)揮作用，多種代謝，包括呼吸作用都極微弱。水分含量增高后，出現(xiàn)自由水，酶的活性增高，呼吸作用增強(qiáng)。第62頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)械創(chuàng)傷：創(chuàng)傷會(huì)顯著加強(qiáng)呼吸。光照：光下呼吸速率高于遮陰或暗中呼吸離子：鹽呼吸第63頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)植物呼吸作用與農(nóng)業(yè)

生產(chǎn)的關(guān)系

一、呼吸效率

二、種子、幼苗的呼吸作用

三、果實(shí)的呼吸作用

第64頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月呼吸效率是指每消耗1克葡萄糖可合成生物大分子物質(zhì)的克數(shù)。生長(zhǎng)旺盛的部位，呼吸效率較高；

生長(zhǎng)停止的組織或器官，呼吸效率較低。第65頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、種子、幼苗的呼吸作用

1.種子形成與呼吸作用

2.種子貯藏與呼吸作用

3.萌發(fā)種子和幼苗的呼吸作用

第66頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.種子形成與呼吸作用

在種子的形成初期，呼吸逐漸升高，灌漿期達(dá)到最高峰。呼吸速率最大的時(shí)期恰好是貯藏物質(zhì)積累的最迅速時(shí)期。第67頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在25℃下測(cè)定菜豆種子成熟期的呼吸速率在25℃下測(cè)定菜豆種子成熟期的呼吸速率第68頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2