05 第四章 呼吸作用.ppt

第1页：第四章呼吸作用

第四章呼吸作用

点明本章围绕呼吸概念、代谢途径多样性与影响因素展开。

第四章呼吸作用

第2页：植物体内的物质与能量转化

植物体内的物质与能量转化：说明呼吸作用产生能量并支持有机物运输与物质转化。

代谢合成代谢分解代谢（光合作用）体内物质代谢外界吸收物质代谢（糖、蛋白质、脂类和核酸）植物体内的物质和能量的转化和利用呼吸作用产生能量有机物的运输

第3页：同化作用与异化作用

同化作用与异化作用：说明光合属同化、呼吸属异化且呼吸停止意味生命终止。

• 第五章植物的呼吸作用生物的新陈代谢可概括为两类反应：1.同化作用(assimilation)-把非生活物质转化为生活物质。
• 2.异化作用（disassimilation）-把生活物质分解成非生活物质。光合作用属于同化作用；呼吸作用属于异化作用。呼吸作用是所有生物的基本生理功能，是一切生活细胞的共同特征，呼吸停止，也就意味着生命的终止。第一节呼吸作用的概念和生理意义

第4页：呼吸作用的概念与类型

呼吸作用的概念与类型

给出有氧呼吸与无氧呼吸的定义及酒精乳酸发酵反应式。

• 一、呼吸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能量的过程。
• 类型有氧呼吸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。
• C6H12O6+6O2 酶6CO2+6H2O △G°′= -2870kJ·mol-1(△G°′是指pH为7时标准自由能的变化)无氧呼吸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，同时释放能量的过程。
• 酒精发酵:C6H12O6 酶2C2H5OH+2CO2△G°′= -226 kJ·mol-1乳酸发酵C6H12O6 酶2CH3CHOHCOOH △G°′= -197 kJ·mol-1

第5页：呼吸作用与燃烧的区别

呼吸作用与燃烧的区别：说明能量逐步释放并贮存于ATP及常温常压下进行的特征。

• 有氧呼吸总反应式和燃烧反应式相同.但是呼吸作用与物质燃烧的主要区别：1.燃烧时,有机物被剧烈氧化散热,呼吸作用中氧化作用分步骤进行,能量逐步释放.一部分能量转移到ATP和NAD(P)H分子中,成为随时可利用的贮备能,另一部分以热的形式放出。
• 2.燃烧是物理过程，呼吸作用是生理过程，在常温、常压下进行。

第6页：呼吸作用的生理意义

呼吸作用的生理意义：归纳提供能量、提供合成原料与抗病免疫三方面意义。

• 二、呼吸作用的生理意义1.为植物生命活动提供能量呼吸氧化有机物，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。呼吸放热可提高植物体温，有利种子萌发、开花传粉受精等。抗氰呼吸2.中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料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呼吸作用氧化分解病原微生物分泌的毒素，以消除其毒害。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。PPP，多酚氧化酶

第7页：呼吸代谢的多样性

呼吸代谢的多样性：列出化学途径、电子传递与末端氧化酶三方面多样性。

第二节呼吸代谢的多样性多样性化学途径多样性呼吸电子传递多样性末端氧化酶多样性糖酵解三羧酸循环戊糖磷酸途径

第8页：糖酵解（EMP途径）

糖酵解（EMP途径）：说明反应场所、总反应及作为有氧无氧共同途径的意义。

• 一、化学途径多样性1糖酵解（EMP途径）己糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程。1) 场所：细胞质2) 总反应：C6H12O6+2NAD++2ADP+2H3PO4→2丙酮酸+2NADH+2H++2ATP3)生理意义：A.是有氧呼吸与无氧呼吸的共同途径。
• B.产物丙酮酸化学性质活跃，参与其它物质代谢。
• C.大部分反应可逆，是糖异生的基本途径。
• D.提供部分能量，是厌氧生物能量的主要来源。叶绿体

第9页：三羧酸循环与线粒体结构

三羧酸循环与线粒体结构：说明线粒体外膜内膜嵴与基质的结构与功能特点。

• 2三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）1）场所：线粒体A.外膜：通透性相对大，有利于内外物质交流。B.内膜：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C.基质：呼吸底物氧化的场所，含大量关键酶一、化学途径多样性丙酮酸在有氧条件下进入线粒体，经过三羧酸等一系列物质转化，彻底氧化为水和CO2的循环过程。

第10页：三羧酸循环的总反应

三羧酸循环的总反应：给出丙酮酸彻底氧化的总反应式与两种磷酸化方式。

• 2）总反应一、化学途径多样性2三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）丙酮酸+4NAD+＋FAD＋ADP＋Pi＋2H2O→3CO2+4NADH＋4H+＋FADH2＋ATPTCA循环中生成的NADH和FADH2，经呼吸链将H+和电子传给O2生成H2O,同时偶联氧化磷酸化生成ATP。
• 底物水平磷酸化生成ATP。
• 3ATP2ATP

第11页：三羧酸循环的生理意义

三羧酸循环的生理意义：说明其为供能主要来源、代谢枢纽且需氧再生辅酶。

• 3）生理意义：A.提供生命活动所需能量的主要来源。
• 通过电子传递与氧化磷酸化偶联产生大量ATP。B.是物质代谢的枢纽。起始物乙酰CoA是糖、脂肪、蛋白质三大类物质代谢的枢纽。C.释放CO2D.需O2，接受电子，有氧条件下NAD＋和FAD才能再生，否则TCA循环受阻。一、化学途径多样性2三羧酸循环（TCA循环、柠檬酸循环）

第12页：戊糖磷酸途径（PPP）

戊糖磷酸途径（PPP）：说明反应场所总反应及提供还原力与抗病物质的意义。

• 3戊糖磷酸途径（PPP、HMP途径）1）反应场所：细胞质2）总反应：G6P＋2NADP＋＋H2O→Ru5P＋CO2＋2NADPH＋2H＋3）生理意义：A.产生大量NADPH为体内反应提供还原力。
• B.为其它物质代谢提供原料。Ru5P可合成核酸。
• C.重组阶段的酶和产物与光合C3途径相同，可相互交流。
• D.产生绿原酸、咖啡酸等抗病物质，可增强抗病性。
• 一、化学途径多样性葡萄糖在细胞质内直接氧化脱羧，并以戊糖磷酸为重要中间产物的有氧呼吸途径。核酮糖-5-磷酸

第13页：呼吸链与氧化磷酸化

呼吸链与氧化磷酸化：说明电子传递链组成及ATP合成酶催化生成ATP的过程。

• 二、呼吸电子传递的多样性1电子传递链：又称为呼吸链，是传递呼吸代谢中电子和质子的一系列传递体系。
• 2氧化磷酸化：在生物氧化中，电子经过线粒体的电子传递链传递到氧，伴随ATP合成酶催化，使ADP和磷酸合成ATP的过程。
• 交替氧化酶

第14页：P/O比与电子传递支路

P/O比与电子传递支路：比较主路与三条支路及交替途径的磷氧比数值差异。

• 4电子传递链3P/O比：是指氧化磷酸化中每消耗1mol氧时所消耗的无机磷酸摩尔数之比。
• 是代表线粒体氧化磷酸化活力的重要指标。
• 主路P/O=3支路ⅠⅡP/O=2支路ⅢP/O=1ⅠⅡⅢ交替途径P/O=1二、呼吸电子传递的多样性

第15页：抗氰呼吸（交替途径）

抗氰呼吸（交替途径）：说明磷氧比为一的放热呼吸及其分布与三方面生理意义。

• 4抗氰呼吸（交替途径）特点：P/O＝1，能量以热能散失，又称为放热呼吸。
• 在高等植物中抗氰呼吸是广泛存在的,例如天南星科、睡莲科和白星海芋科的花器官与花粉，玉米、水稻、豌豆、绿豆和棉花的种子、马铃薯的块茎、甘薯的块根和胡萝卜的根等。
• 抗氰呼吸的生理意义：A.放热增温，促进植物开花、种子萌发B.增加乙烯生成，促进果实成熟，促进衰老C.增强抗逆性二、呼吸电子传递的多样性在氰化物存在下，某些植物呼吸不受抑制，这种呼吸途径称为抗氰呼吸。

第16页：抗氰呼吸植物的图例

抗氰呼吸植物的图例：展示天南星科等具放热呼吸植物的花序与代表种类。

天南星科玉簪马蹄莲白鹤芋花烛南蛇棒海芋

第17页：末端氧化酶的分布

末端氧化酶的分布：列出线粒体内膜、细胞质与过氧化体中的末端氧化酶。

• 1 线粒体内膜:细胞色素氧化酶和交替氧化酶;2 细胞质：酚氧化酶和抗坏血酸氧化酶3 过氧化体:乙醇酸氧化酶。
• 三、末端氧化酶多样性处于生物氧化一系列反应的最末端，把电子传递给O2的酶细胞色素氧化酶亲合力最高高

第18页：酚氧化酶与伤呼吸

酚氧化酶与伤呼吸：说明组织受伤后呼吸增强及绿茶红茶加工工序的差异。

• 4酚氧化酶
• 植物组织受伤后呼吸作用增强，这部分呼吸作用称为“伤呼吸”
• 酚醌
• 绿茶和红茶为什么颜色不同?
• 绿茶：鲜叶经杀青－揉捻－干燥3 个工序
• 红茶：鲜叶经萎淍－揉捻－发酵－干燥4 个工序二、末端氧化酶多样性酚氧化酶液泡细胞质

第19页：呼吸速率及其测定

呼吸速率及其测定：说明单位时间单位重量放出CO2或吸收O2的量与测定法。

• 第六节影响呼吸作用的因素一、呼吸作用生理指标
• 判断呼吸作用强度和性质的指标主要有呼吸速率和呼吸商1呼吸速率：单位时间单位重量的植物所放出的CO2的量或吸收的O2的量。
• C6H12O6 + 6O2 酶6CO2 + 6H2O干物质消耗量O2吸收量CO2释放量氧电极法红外线CO2气体分析仪

第20页：呼吸商RQ

呼吸商RQ：说明不同呼吸底物下呼吸商的数值与代表性计算示例。

第21页：物种与器官的呼吸差异

物种与器官的呼吸差异：比较不同物种与不同器官呼吸速率的高低顺序。

• 二、内部因素对呼吸速率的影响
• 细菌、真菌＞高等植物
• 喜温植物＞耐寒植物
• 草本植物＞木本植物一般而言，凡是生长快的＞生长慢的1不同物种呼吸速率不同2不同器官呼吸速率不同生殖器官＞营养器官，雌蕊＞雄蕊＞花瓣＞花萼，茎顶端＞茎基部，种子胚＞胚乳，多年生植物春季＞冬季，受伤感病的＞正常健康的

第22页：呼吸作用的温度三基点

呼吸作用的温度三基点：列表比较最低最适最高温度及其对生长的不同影响。

第23页：氧气浓度对呼吸的影响

氧气浓度对呼吸的影响：说明无氧呼吸消失点与氧饱和点及过高过低的危害。

• 2O2三、外界条件对呼吸速率的影响无氧呼吸消失点:无氧呼吸停止进行的最低氧含量(10%左右)。
• 氧饱和点:在氧浓度较低的情况下，有氧呼吸随氧浓度的增大而增强，但增至一定程度时，有氧呼吸就不再增强时的氧浓度。
• 过高：活性氧代谢形成自由基，损伤细胞。
• 过低:(1)无氧呼吸产生酒精(2)能量不足，有机物过度消耗(3)缺少代谢重要的中间产物，如:乙酰CoA

第24页：二氧化碳与水分的影响

二氧化碳与水分的影响：说明二氧化碳抑制脱羧反应及种子吸水后呼吸迅速增强。

• 3CO2
• 二氧化碳是呼吸作用的最终产物，当外界环境中二氧化碳浓度增高时，脱羧反应减慢，呼吸作用受到抑制。三、外界条件对呼吸速率的影响4H2O种子：干燥种子的呼吸作用很微弱。吸水后，呼吸速率迅速增加。整体植物：接近萎蔫时，呼吸速率有所增加，如萎蔫时间较长，呼吸速率下降。

第25页：呼吸作用与作物栽培

呼吸作用与作物栽培：举例浸种催芽控温通气与秧田灌水护秧等栽培措施。

• 第七节呼吸作用与农业生产一、呼吸作用与作物栽培例如水稻浸种催芽时，用温水淋种和时常翻堆，目的是控制温度和通气，保证呼吸的顺利进行。
• 在秧苗期湿润管理，寒潮来临时灌水护秧，寒潮过后，适时排水，是为了根系得到充足的氧气。

第26页：呼吸作用与粮食贮藏

呼吸作用与粮食贮藏：提出控制水分、降温与调节气体成分三项安全贮藏措施。

• 二、呼吸与粮食贮藏1、控制水分：种子的含水量不得超过安全含水量。要晒干进仓、保持仓库干燥。否则，呼吸旺盛消耗大量贮藏物质，呼吸放出热量和水分，会提高粮堆温度和湿度，有利于微生物活动，易导致粮食的变质，使种子丧失发芽力和食用价值。
• 2、降温：注意库房的通风降温，在能够忍受的范围内，温度越低，种子活力衰减的速度越慢。
• 3、控制气体成分：可对库房内空气成分加以控制，适当增高二氧化碳含量和降低氧含量。或将粮仓中空气抽出，充入氮气，达到抑制呼吸，安全贮藏的目的。

第27页：呼吸跃变与果蔬类型

呼吸跃变与果蔬类型：说明呼吸跃变现象及跃变型与非跃变型果实的划分。

• 三、呼吸作用与果蔬贮藏1、呼吸跃变现象：当果实成熟到一定时期，其呼吸速率突然增高，然后又迅速下降的现象称之为呼吸跃变现象。
• 2、类型：按成熟过程中是否出现呼吸跃变将果实分两类:呼吸跃变型，如苹果、梨、香蕉、番茄、猕猴桃、杏等；非呼吸跃变型，如柑橘、葡萄、菠萝、樱桃、草莓、绿色蔬菜等。
• 3、贮藏方法：1）降低温度根据贮藏物选择适宜的温度，大多数果实4～5℃，喜温果蔬12 ℃左右，香蕉11～14℃2）气调贮藏适当增加C02浓度，降低氧浓度，排除乙烯，充以氮气。

第28页：果蔬贮藏方法与气调库

果蔬贮藏方法与气调库：说明降温、气调贮藏、乙烯吸附剂与自体保藏法的应用。

• 3、贮藏方法乙烯吸附剂一般由沸石、铝、过氧化钙、高锰酸钾等自体保藏法：由于果蔬本身不断呼吸，放出CO2，在密闭环境里，CO2逐渐增多，抑制了呼吸的进行。“隔夜愁变成百日鲜”。气调库：美国和以色列的柑橘总贮藏量的50％以上是气调贮藏；法国、意大利以及荷兰等气调苹果均达贮藏总量的50％-70％。我国气调贮藏库保鲜也发展很快。1978年在北京建成我国第一座气调库，广州、大连、烟台等地也有了气调库，用来保鲜苹果、猕猴桃、洋梨和枣等。
• 三、呼吸作用与果蔬贮藏