植物的呼吸作用(I)

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1、•一、呼吸代谢途径的多样性；•二、呼吸链氧化磷酸化；•三、呼吸作用与农业。•呼吸作用的概念及生理意义•植物的呼吸代谢途径•呼吸过程中能量的贮存和利用•影响呼吸作用的因素•呼吸作用在农业生产中的应用一、呼吸作用的概念概念生活细胞内的有机物,在酶的参与下，逐步氧化分解并释放大量能量的过程。有生活细胞利用分子氧(O2),将某些有机物彻底氧化分解,形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。氧呼C6H12O6+6O2酶6CO2+6H2O△G°′=-2870kJ·mol-1吸(△G°′是指pH为7时标准自由能的变化)生活

2、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，类同时释放少量能量的过程。型无氧酒精发酵:高等植物呼C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2△G°′=-226kJ·mol-1吸乳酸发酵：动物及马铃薯、甜菜块根玉米胚和青贮饲料C6H12O6酶2CH3CHOHCOOH△G°′=-197kJ·mol-1•有氧呼吸特点：a有O2的参与b彻底分解有机物质c释放大量能量，一部分储存在ATP和NADH（NADOH）分子中，一部分以热的形式放出，维持植物体温。d分解产物为CO2和H2Ol无氧呼吸的特点：a无O2的参

3、与b不能彻底的分解有机物质c只释放少量能量d分解产物为酒精、CO2或乳酸高等植物的呼吸类型主要是有氧呼吸，但仍保留着无氧呼吸的能力。二、呼吸作用的生理意义1.为植物生命活动提供能量Ø呼吸氧化有机物，将其中的化学能以ATP形式贮存起来。当ATP分解时，释放能量以满足各种生理过程的需要。Ø呼吸放热可提高植物体温，有利种子萌发、开花传粉受精等。2.中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料Ø呼吸产生许多中间产物，其中有些十分活跃，是进一步合成其他有机物的物质基础。3.在植物抗病免疫方面有着重要作用Ø呼吸作用氧化分解

4、病原微生物分泌的毒素，以消除其毒害。Ø植物受伤或受到病菌侵染时，通过旺盛的呼吸，促进伤口愈合，加速木质化或栓质化，以减少病菌的侵染。图8-1呼吸作用的主要功能示意图三呼吸作用的场所1.呼吸场所：细胞质基质和线粒体线粒体是呼吸作用的主要场所，也是细胞的能量供应中心。2.线粒体的形态：线状、棒状、粒状3.线粒体的结构：外膜、内膜和线粒体基质2.线粒体mitochondria进行呼吸作用的细胞器，呈球状、棒状或细丝状等，一般直径为0.5～1.0μm，长2μm左右，不同种类细胞中线粒体数目相差很大，一般为100～3

5、000个。代谢旺盛的细胞中线粒体数目较多。细胞中的线粒体既可随细胞质的运动而运动，也可自主运动移向需要能量的部位。•线粒体的结构四部分组成1)外膜厚度为5～7nm，磷脂较多，通透性相对大，有利于内外物质交流；2)内膜厚度也为5～7nm，为高蛋白质膜，功能较复杂，通透性小，呼吸电子传递链排列在其上。嵴内膜向中心内陷，形成片状或管状的皱褶,被称为嵴，ATP酶复合体内膜的内侧表面的许多小而带柄的颗粒，合成ATP的场所。丙酮酸转运器位于线粒体内膜，促进丙酮酸和线粒体基质中OH-进行电中性交换，使丙酮酸进入线粒体基质

6、。3)膜间空间或膜间隙(intermembranespace)内膜与外膜之间的空隙，约为8nm，内含许多可溶性酶底物和辅助因子。4)基质(matrix)内膜的内侧空间充满着透明的胶体状的基质。基质的化学成分主要是可溶性蛋白质，包含许多酶类，少量DNA，以及自我繁殖所需的基本组分(包括RNA、DNA聚合酶、RNA聚合酶、核糖体等)。Ø高等植物中存在着多条呼吸代谢的生化途径，这是植物在长期进化过程中，对多变环境条件适应的体现，以糖酵解为主，一、糖酵解1940年得到阐明。为纪念在研究这一途径的三位生化学家：G.E

7、mbden,O.Meyerhof和J.K.Parnas，把糖酵解途径简称EMP途径（EMPpathway）图5-2植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图•糖酵解：是指淀粉、蔗糖、葡萄糖或其它六碳糖在无氧条件下分解成丙酮酸的过程，亦称EMP途径，在细胞质中进行。•糖酵解途径：ATPADP淀粉G1PDHAPG6PF6PFBP蔗糖葡萄糖PGAldATPADPNAD++NADH+HATPADPATPADP丙酮酸PEP2PGPGADPGA总反应式为：++C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2丙酮酸+2ATP+2

8、NADH+H+2H2O（一）糖酵解的化学历程定义己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程，称为糖酵解。1.己糖的活化(1～9)己糖在己糖激酶作用下，消耗两个ATP逐步转化成果糖-1，6-二磷酸（F1，6BP）2.己糖裂解(10～11)F1，6BP在醛缩酶作用下形成甘油醛-3-磷化学酸和磷酸二羟丙酮，后者在异构酶作用下可变为甘油醛-3-磷酸。历程3.丙糖氧化(12～16)甘油醛-3-磷酸氧化脱氢形成磷酸甘油酸，产生1个NA