植物生理学课件第四章植物的呼吸作用

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1、一、重点1.植物呼吸作用的生理意义2.植物呼吸代谢途径的多样性二、难点植物呼吸代谢途径的多样性第四章植物的呼吸作用第一节植物呼吸作用概念、类型及其生理意义一、植物呼吸作用的概念及类型指生活细胞中有机物通过某些代谢途径逐步氧化分解并释放能量的过程。在高等植物中，呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。（一）供有机物生物合成的原料二、植物呼吸作用的生理意义（二）提供可利用的能量ATP需要呼吸直接提供能量的生理过程：细胞对水和离子的主动吸收、有机物的合成与运输、器官建成以及开花和受精等需要消耗能量。不需

2、要呼吸直接提供能量的生理过程：干种子的吸胀吸水、离子的被动吸收、蒸腾作用、光反应等。（三）增强植物的抗病免疫能力三、呼吸作用的度量（一）呼吸速率（呼吸率或呼吸强度）指单位时间单位植物组织（干重、鲜重）或单位细胞或毫克氮所放出CO2量或吸收O2的量或放出的能量数或者是干物质的损失量。常用的单位是μmol·g-1·h-1、μl·g-1·h-1等。（二）呼吸商（呼吸系数，Respiratoryquotient,R.Q）指植物组织在一定时间（如1h）内，放出CO2的mol数与吸收O2的mol数的比率。R.Q

3、=放出的CO2量/吸收的O2量呼吸底物的性质（3）如呼吸底物为含氧多于糖类的有机酸，R.Q大于1。以苹果酸为例，呼吸商是1.33。C4H6O5+3O2—→4CO2+3H2OR.Q=4/3=1.33（2）如呼吸底物为富含氢的脂肪、蛋白质，吸收的氧量多，R.Q小于1。以蓖麻油为例，呼吸商是0.73。2C57H104O9+157O2—→114CO2+104H2OR.Q=114/157=0.73（1）如呼吸底物为葡萄糖，又完全氧化时，R.Q是1。C6H12O6+6O2—→6CO2+6H2OR.Q=6/6=1

4、（二）呼吸商2.O2供应状态同样以糖为呼吸底物，若处在无氧条件下发生酒精发酵，只有CO2释放，无O2的吸收，则R.Q远大于1。若呼吸底物不完全氧化，吸收的O2较多地保留在中间产物里，释放的CO2就相对较少，则R.Q小于1。如G不完全氧化成苹果酸：C6H12O6+3O2—→C4H6O5+2CO2+3H2OR.Q=2/3=0.67第二节呼吸代谢途径的多样性1965年，我国著名植物生理学家汤佩松教授提出了高等植物呼吸代谢多条路线的论点。一、植物呼吸代谢途径多样性的内容（一）呼吸化学途径的多样性（二）呼吸链

5、电子传递系统的多样性（三）末端氧化酶系统的多样性目前已发现，在高等植物体内存在多条呼吸代谢途径：EMP、无氧呼吸、TCA、PPP、乙醛酸循环和乙醇酸途径等。（一）呼吸化学途径的多样性植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图（2）部位：细胞质1.糖酵解（EMP）（1）定义：指在无氧条件下糖类分解为丙酮酸并释放能量的过程。（3）生理意义a.糖酵解的一些中间产物是合成其他有机物质的重要原料，其终产物丙酮酸在生化上十分活跃，可通过各种代谢途径，产生不同物质。b.糖酵解中生成的ATP和NADH，可使生物体获得生

6、命活动所需要的部分能量和还原力。c.糖酵解普遍存在生物体中，是有氧呼吸和无氧呼吸经历的共同途径。高等植物无氧呼吸，包括从己糖经糖酵解形成丙酮酸，随后进一步产生乙醇或乳酸的全过程。在无氧条件下，通过酒精发酵或乳酸发酵，实现了NAD+的再生，这就使糖酵解得以继续进行。2.无氧呼吸生理意义：高等植物在无氧条件下，依赖于无氧呼吸，可以暂时维持生命活动。（1）定义在有氧条件下，糖酵解生成的丙酮酸进入线粒体，通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解，最终形成水和二氧化碳并释放能量的过程称为三羧酸循环（简称

7、TCA循环）。3.三羧酸循环（2）部位线粒体基质第一，TCA循环中的脱羧反应是有氧呼吸释放CO2的来源。第二，TCA循环中有5次脱氢，再通过呼吸链的传递，与氧结合成H2O，同时偶联氧化磷酸化生成ATP。第三，TCA循环中虽然没有O2的参加，但必须在有氧条件下才能进行，使NAD+、FAD在线粒体中再生，该循环才可继续。第四，TCA循环中的一些中间产物是氨基酸、蛋白质、脂肪酸生物合成的前体。（3）生理意义特点：（1）磷酸己糖可直接被氧化成CO2而不经过EMP-TCA。（2）在整个反应中受氢体是NADP＋

8、，而不是NAD＋、FAD。4.戊糖磷酸途径（PPP）生理意义：（1）产生的一些中间产物是合成植物体内多种物质的重要原料。（2）产生的NADPH＋H+除了进入呼吸链提供ATP外，主要还提供物质代谢所需要的氢。故这个途径作为物质合成代谢的供应比作为能量来源更为重要。（3）一些中间产物可沟通各个代谢反应。PPP在G降解中所占的比例与生理过程有关：①感病、受旱、受伤的植物组织中，PPP加强；②植物组织衰老时，PPP所占比例上升；③水稻、油菜等种子形成过程中，PPP所占比例上升