大学植物生理学经典课件04-植物的呼吸作用

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1、4植物的呼吸作用黑龙江大学农业资源与环境学院4.1呼吸作用的概念及生理意义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*代谢(metabolism)是指维持生命活动过程中各种化学变化的总称。从性质上分：物质代谢和能量代谢；从方向上分：同化(合成)和异化(分解)。绿色植物代谢的一个最大特点是其自养性(autotropism)，能进行光合作用，这是植物代谢生理研究的一个重点领域。4.1.1呼吸作用的概念及类型呼吸作用(respiration)是指生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步氧化分解成简单物质，并释放能量的过程。依据呼吸过程中

2、是否有氧参与，可将呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。4.1.1.1有氧呼吸有氧呼吸(aerobicrespiration)是指生活细胞利用氧(O2)，将某些有机物质彻底氧化分解，生成CO2和H2O，并释放能量的过程。如以葡萄糖作为呼吸底物，则有氧呼吸的总过程可用下列总反应式来表示：C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+△GO’△GO’=-2870KJ·mol-1△GO’表示在pH7下标准自由能的变化有氧呼吸的特点：1.底物分解完全(逐步被分解)；2.释放能量多。在正常情祝下，有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式。4.1.1.2无氧呼吸无氧呼

3、吸(anaerobicrespiration)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，同时释放出部分能量的过程。微生物中称为发酵(fermentation)酒精发酵(酵母菌)：C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+△GO'△GO'=-226KJ·mol-1乳酸发酵(乳酸菌)：C6H1206→2CH3CHOHCOOH+△GO'△GO'=-197KJ·mol-1无氧呼吸的特点：1.底物分解不彻底；2.释放的能量少。有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。苹果、香蕉贮藏久了产生的酒味，便是酒精发酵的结果；胡萝卜、甜菜块根和青贮饲料在储藏时也会产生乳酸

4、等。动物组织中也会进行乳酸发酵。4.1.2呼吸作用的生理意义1.为生命活动提供能量。呼吸作用释放出能量以ATP形式贮存起来，来满足植物体内各种生理过程。需呼吸作用提供能量的生理过程有：离子的主动吸收和运输、细胞的分裂和伸长、有机物的合成和运输、种子萌发等。不需要呼吸直接提供能量的生理过程有：干种子的吸胀吸水、离子的被动吸收、蒸腾作用、光反应等。2.为重要有机物质提供合成原料。呼吸作用的中间产物如，糖类、脂类、氨基酸、α-酮戊二酸合成蛋白质、酶、核酸、苹果酸色素、激素、维生素甘油醛磷酸呼吸作用是有机物质代谢的中心。3.为代谢活动提供还原力。在呼吸底物降解

5、过程中形成的NADH、NADPH,FADH2等可为脂肪、蛋白质的生物合成、硝酸盐还原等生理过程提供还原力。4.增强植物抗病免疫能力。植物受到病菌侵染时，受侵染部位呼吸速率急剧升高，以通过生物氧化分解有毒物质；受伤时，通过旺盛的呼吸作用，促进伤口愈合，使伤口迅速木质化或栓质化，以阻止病菌的侵染呼吸作用的加强还可促进具有杀菌作用的绿原酸、咖啡酸的合成。植物呼的吸代谢具有多种途径，不同植物、同一植物的不同器官或组织在不同生育时期或不同环境条件下，底物的氧化降解可走不同的途径。呼吸代谢多条路线观点(汤佩松，1965)：阐述了呼吸代谢与其他生理功能之间控制和被控制的相互制约的关

6、系。基因通过酶控制的代谢，调控植物的形态结构和生理功能；在一定限度内，代谢类型、生理功能和环境条件也调控基因的表达。功能基因基因酶代谢性状有序结构表达生长时间进程发育4.2.1化学途径的多样性4.2.1.1糖酵解4.2.1.2无氧呼吸4.2.1.3三羧酸循环4.2.1.4戊糖磷酸途径4.2.1.5乙醛酸循环4.2.1.6乙醇酸氧化途径淀粉(Starch)4.2.1.1糖酵解ATP糖酵解(glycolysis)ADP磷酸已糖指葡萄糖在无氧条件下(Hexosephosphate)被酶降解为丙酮酸，并NAD+ATPNADHADP释放能量的过程。也称磷酸丙糖之为EMP途径(

7、Embden,(Triosephosphate)ATPMeyerhof,Parnas)。ADP进行的部位：细胞质丙酮酸(Pyruvate)糖酵解中糖的氧化分解所需要的氧是来自组织内的含氧物质(水分子和被氧化的糖分子)，糖酵解途径也称分子内呼吸。EMP的生理意义：1.提供物质合成的中间产物；如甘油醛-3-磷酸是合成其他有机物质的重要原料；丙酮酸通过氨基化作用可生成丙氨酸；在有氧条件下，进入三羧酸循环和呼吸链，被彻底氧化成CO2和H20；