植物生理学―植物呼吸作用.ppt

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1、第五章植物的呼吸作用§1呼吸作用的概念和意义§2植物的呼吸代谢途径§3生物氧化§4呼吸作用的调节和控制§5影响呼吸作用的因素§6呼吸作用与农业生产植物代谢中心呼吸作用和光合作用共同组成了绿色植物代谢核心。植物通过光合作用捕获太阳能，合成有机物，而通过呼吸作用将有机物氧化分解，释放能量用于生命活动，它的中间产物在植物体各种主要物质转变中起枢纽作用，所以呼吸作用是植物代谢中心。§1呼吸作用的概念和意义呼吸作用的概念respiration生活细胞在一系列酶的催化下，降解有机物并释放能量的过程。特点：生活细胞酶促反应呼吸作用是一切生活细胞所共有的生命活动，一般来说，生命

2、活动越旺盛，呼吸越强，呼吸停止就意味着死亡。呼吸作用的分类呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两大类型。有氧呼吸：生活细胞在氧气的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，放出CO2和H2O，同时释放出能量的过程。一般说来，葡萄糖是植物细胞呼吸最常利用的底物，释放的能量多，方程式如下：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2870kJ/mol无氧呼吸：在无氧条件下，生活细胞把有机物分解为不彻底氧化物，释放出少量能量的过程。C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+226kJ/molC6H12O6→2CH3CHOHCOOH+197kJ/mol高等植物主要进行有氧呼吸，在

3、暂时缺氧条件下进行无氧呼吸弥补能量的不足。二、呼吸作用的生理意义呼吸作用有很重要的生理意义：1.呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量；ATP分解释放能量,供植物营养吸收及生长等活动2.呼吸过程为其它化合物合成提供原料；产生进一步合成其它物质的原料.如丙酮酸,α-酮戊二酸——氨基酸原料乙酰辅酶A——脂肪酸3.呼吸作用在植物抗病免疫方面也有重要意义。伤呼吸三、呼吸指标及其测定（一）呼吸作用指标1.呼吸速率（呼吸强度）植物的单位鲜重、干重或原生质（以含氮量），在一定时间内所放出的CO2或吸收O2的量（以气体重量或容积表示）。μlO2（或μlCO2）•g-1（FW

4、或DW）•h-1mgO2（或mgCO2）•g-1（FW或DW）•h-1植物呼吸速率常随植物种类、器官、组织不同而有很大差异，应根据情况选择适宜单位。2.呼吸商（R.Q）呼吸系数呼吸商是表示呼吸底物的性质和氧气供应状态的一种指标。指植物组织在一定时间内，呼吸作用放出CO2与吸收O2的摩尔数的比率。呼吸底物与呼吸商当呼吸底物是碳水化合物并完全氧化时，RQ=1C6H12O6+6O2→6CO2+6H2OR.Q=6molCO2/6molO2=1.0当呼吸底物是富含氢的物质，如脂肪或蛋白质，RQ＜1C16H32O2+11O2→6C12H22O11+4CO2+5H2OR.Q=

5、4molCO2/11molO2=0.36当呼吸底物是比碳水化合物含氧高的物质，如有机酸，RQ＞1C4H6O5+3O2→4CO2+3H2OR.Q=4molCO2/3molO2=1.33供氧状况与呼吸商供氧状况对呼吸商影响很大：在缺氧情况下，虽然是以糖为底物，由于无氧呼吸的存在，氧化不完全，R.Q>1。如果在呼吸过程中形成不完全氧化的中间产物（如有机酸），吸收的氧较多地保留在中间产物里，放出CO2相对较少，所以R.Q<1。所以呼吸商不是反映呼吸作用强弱，而是反映呼吸底物性质和氧气供应状况的指标。（二）植物测定方法基本原理：测定O2的吸收、CO2的释放或有机物的消耗。

6、常用方法：微量定积检压技术（瓦氏呼吸计法）氧电极法根据呼吸作用中释放CO2的量测定（1）小筐子法（2）干燥器法红外线CO2分析仪§2植物的呼吸代谢途径高等植物的呼吸是在线粒体和细胞质基质中完成线粒体是一些大小不一的球状、棒状或细丝状颗粒，一般直径0.5～1μm，长度1～2μm。一个细胞中约有500～1000个，但衰老或休眠细胞中较少，缺氧的细胞可能无线粒体。一、线粒体结构线粒体由双层膜包裹，外膜平滑，内膜向内褶皱，形成许多搁板状或管状突起称为嵴，线粒体内膜由于嵴的存在，大大增加了表面积。内膜与外膜之间的空间称为嵴内空间，腔内充满着透明的胶体状态的衬质，衬质的化学

7、成分主要是可溶性蛋白质。内膜以内是衬质，由蛋白质和脂肪组成。线粒体膜结构图内膜的内侧表面有许多带柄的球状颗粒直径约为70Å，叫做F1-ATPase，借30Å左右长的柄附着于膜的内表面叫F0颗粒。这些结构与ATP合成有关。内膜的外侧和外膜的内外侧都没有这种颗粒。外膜的磷脂含量比内膜高2～3倍，外膜的透性也比内膜高得多。外膜透性高，有利于线粒体内外物质交流，内膜透性差，可使酶系统存留与内膜中保证代谢正常进行。二、呼吸代谢途径植物长期适应环境形成了呼吸代谢途径的多样性。（一）糖酵解（glycolysis）：淀粉、葡萄糖和其它六碳糖经过一系列生物化学反应产生丙酮酸的途径

8、。Embden-Meye