植物呼吸作用-陈智忠

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1、§4-1.呼吸作用的概念和生理意义§4-2.呼吸代谢的多样性§4-3.呼吸作用的指标及影响因素§4-4.呼吸作用与农业生产第五章植物的呼吸作用Figure4-3一.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。§4-1.呼吸作用的概念和意义1.有氧呼吸OO2.无氧呼吸二.生理意义1.为植物生命活动提供能量和还原力NADHNADPHFADH22.中间产物是合成重要有机物质的原料植物激素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。3.在

2、植物抗病免疫方面有重要作用§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。（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※（一）呼吸代谢生化途径的多样性1、糖酵解（EMP）2、无氧呼吸3、三羧酸（TCA）循环4、磷酸戊糖（PPP）途径5、乙醛酸（GAC）循环6、乙醇酸氧化途径1．糖酵解（Glycolysis）EMPC6H12O6+2NAD++2ADP+

3、2Pi2CH3COCOOH+2NADH+2ATP+2H++2H2O（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糖酵解特点2.无氧呼吸（AnaerobicRespiration）丙酮酸生成乙酰COA：EMP—TCA的纽带3.三羧酸循环黄素腺嘌呤二核苷酸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。CO2中的氧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。柠檬酸合成;苹果酸生成。CH3COCOOH+4NAD++

4、FAD++GDP+Pi+3H2O3CO2+4NADH2+FADH2+GTP黄素腺嘌呤二核苷酸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。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还原力？电子传递和氧化磷酸化呼吸链(respiratorychain)即呼吸电子传递链(electrontransportchain)，是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递总轨道。3.1呼吸链

5、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+→FAD→CoQ→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)3.2呼吸链上的传递体3.3氧化磷酸化(oxidativephospho

6、rylation)NADHFMNFe·SCoQCytbFe·SCytc1CytcCytaa3O2ADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPFe·SFADH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3.4氧化磷酸化的机理化学渗透假说(P.Mitchell1961年)要点:(1)呼吸传递体不对称地分布在线粒体内膜上。(2)呼吸链的复合体中递氢体有质子泵作用,它可以将H+从线粒体内膜的内侧泵至外侧,在内膜两侧建立起质子浓度梯度和电位梯度。(3)由质子动力势梯度推动ADP和Pi合成ATP

7、。结合转化机制的变构学说3.5氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂(1)解偶联剂(uncoupler)如2，4-二硝基苯酚(DNP)。(2)抑制剂（depressant)如寡霉素。(3)离子载体抑制剂ATPNADPH细胞质4.磷酸戊糖途径（PentosePhosphatePathway,PPP）（HMP）C6H12O6+12NADP+6CO2+12NADPH2（循环六次）6G-6-P+12NADP++7H2O6CO2+12NADPH2+5G-6-P+Pi特点：（1）不经糖酵解，葡萄糖直接脱羧，脱氢。（2）（是非氧化的）分子间基团转