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4(呼吸作用)

2011-05-12 50页 ppt 3MB 57阅读

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4(呼吸作用)nullnullSky is blue! Plants are green! Spring is coming!null 第四章 植物的呼吸作用 Chapter 4 Respiration of plant 本章重点: ◆呼吸代谢的多条途径  ◆影响呼吸的因素   ◆呼吸与农业生产关系及调控 本章难点: ★呼吸代谢的生化途径 ...
4(呼吸作用)
nullnullSky is blue! Plants are green! Spring is coming!null 第四章 植物的呼吸作用 Chapter 4 Respiration of plant 本章重点: ◆呼吸代谢的多条途径  ◆影响呼吸的因素   ◆呼吸与农业生产关系及调控 本章难点: ★呼吸代谢的生化途径 ★呼吸作用的调控null第一节 呼吸作用概述(General introduction) 一、呼吸作用的概念与特点 1、概念 呼吸作用:指生活细胞分解有机物并释放能量的过程。 (1)有氧呼吸:生活细胞吸收O2,把有机物彻底氧化分解,放出CO2,并释放能量的过程。 C6H12 O6+6O2 6CO2+6H2O+2872.1kJ (2)无氧呼吸:生活细胞在无氧条件下,把有机物进行不彻底的氧化分解,并释放少量能量的过程。 C6H12 O6 2C2H5OH+2CO2+100.5kJ (酒精发酵) C6H12 O6 CH3CHOHCOOH+75.4kJ (乳酸发酵)null2、呼吸作用的特点 氧化还原反应,葡萄糖是还原剂,氧是氧化剂。 二、呼吸作用的意义 1、提供能量 2、提供C架 3、提供还原力 4、提高抗病性null呼吸作用主要功能示意图 null三、呼吸作用的指标 1、呼吸速率(呼吸强度):单位植物材料,在单位时间内呼吸释放的CO2量或消耗的O2量。 2、呼吸商(Respiratory quotient R.Q.) :呼吸作用释放的CO2摩尔数与吸收O2的摩尔数之比。 RQ=QCO2/QO2 影响RQ的因素: (1)底物性质 ①碳水化合物:RQ=1 C6H12 O6+6O2 6CO2+6H2O ②富氢物质:RQ<1 C6H32O2+11O2 C12H22O11+4CO2+5H2O RQ=4/11 ③富氧物质:RQ>1 C4H6O5+3O2 4CO2+3H2O RQ=4/3 (2)供氧状况:缺氧情况下,RQ升高。null第二节 高等植物呼吸代谢多样性 ★化学途径多样性 ★呼吸链电子传递系统多样性 ★末端氧化酶系统多样性null高等植物呼吸代谢多样性null一、呼吸化学途径的多样性(一)EMP-TCA (二) PPP (三)乙醇酸氧化途径 (四)乙醛酸循环null植物呼吸代谢的主要途径null 丙酮酸在代谢中的地位null糖酵解途径的生化历程null 线粒体结构示意图null 三羧酸循环的生化过程null 磷酸戊糖途径null水稻根中的乙醇酸途径null油料种子萌发时脂肪代谢途径null二、呼吸链电子传递系统多样性null(一)呼吸链的概念和组成呼吸链(respiratory chain): 呼吸代谢中间产物的电子和质子,在 线粒体内膜上沿着一系列电子传递体传递,严格有序地传递给分子氧的过程。又称电子传递链(electron transport chain)。组成: 电子传递体:细胞色素系统、黄素蛋白、 质子传递体:NAD+、FMN、FAD、UQ 铁硫蛋白nullNADH:UQ oxidoreductaseSuccinate:ubiquinone oxidoreductase ⅡUQ:cytochrome C oxidoreductase ⅢCytochrome oxidase ⅣⅤ ATP synthase五种酶复合体复合体Ⅰnull 线粒体内膜上的复合体及电子传递连null 线粒体内膜上的复合体及电子传递连nullnullATP合成酶结构示意图null二、生物氧化 Biological oxidation: 细胞将有机物氧化分解,最终生成CO2、H2O、放出能量地过程。生物氧化合成ATP的方式: ①底物水平磷酸化 ②氧化磷酸化null线粒体电子传递和呼吸抑制剂作用部位null氧化磷酸化作用机理-化学渗透学说nullnull(三)抗氰呼吸◆Concept: 在氰化物存在下仍能进行大的呼吸作用。◆Meanings: ⑴放热反应 ⑵促进果实成熟 ⑶ 代谢协同调控 ⑷提高植物抗病性null (四)呼吸电子传递的多条途径null电子传递主路交替途径(抗氰呼吸)电子传递支路Ⅰ电子传递支路Ⅱ电子传递支路Ⅲnull三、末端氧化酶的多样性线粒体内的末端氧化酶:细胞色素氧化酶交替氧化酶null线粒体外的末端氧化酶酚氧化酶ASA氧化酶乙醇酸氧化酶null抗坏血酸氧化酶体系与其它氧化还原酶体系的偶联null各种末端氧化酶主要特征的比较null植物呼吸作用的多条电子传递途径null 光合与呼吸的关系: 1、互为原料和底物 2、能量代谢。都有ATP、NADPH产生,ADP、NADP光合呼吸共用。 3、Calvin-cycle 和PPP基本上是逆过程, 许多中间产物交替使用。如:GAP,E4P, R5P,Ru5P,Xu5P,G-6-P,F-6-P,S7Pnull第五节 呼吸作用的调节与控制 反馈控制:反应体系中某些中间产物或者终产物对其 前面 某一步反应速度的影响。(包括正反馈、负反馈) 一、巴斯德效应与糖酵解的调节 1、 巴斯德效应:指氧抑制发酵作用的现象。 原因:①有氧条件下,NADH不断被氧化,致使丙酮酸不能被还原。②丙酮酸进入TCA. 2、 EMP中两个调节酶: (1)F-6-P激酶:受Mg2+、Pi促进;受ATP、柠檬酸抑制 (2)Pyr激酶:受ADP|、Mg2+、K+促进;受ATP、柠檬酸抑 制 所以,高氧条件下,EMP受抑制。null糖酵解的调节null二、PPP和TCA的调节 1、PPP: 受NADPH调节。NADPH/NADP 比值高时,抑制G-6-P脱氢酶活性,产生反馈抑制。 2、TCA: NADH、ATP高时,抑制; AMP、CoA多时促进。 nullTCA循环的调节部位和效应物图解 + 促进 - 抑制null三、能荷调节 ATP+ 1/2ADP 能荷= ATP+ADP+AMP 当全部腺苷酸都以ATP形式存在时,能荷为1;全部为ADP时,能荷等于0.5;全部为AMP时,能荷为0。 能荷高时,合成ATP减慢,利用加快; 能荷低时,合成ATP加快,利用减慢。null 光合作用与呼吸作用的关系null 光合作用与呼吸作用的比较null反馈抑制维持细胞内的能荷图解null 第六节 呼吸作用的影响因素及 与农业生产关系 一、影响因素 (一)内部因素 1、不同植物间差异 2、同一植物不同器官差异 3、同一器官不同发育时期差异null(二)外部因素 1、Temperature 温度三基点:最低温、最适温、最高温 最适温指能够持续维持较快呼吸速率德温度。 温度系数(Q10):温度酶升高10℃,呼吸速率相当于原温度下的倍数。 Q10=(t+10 ℃)时的速率 / t ℃时的速率null温度对豌豆幼苗呼吸速率的影响null 温度对4日龄豌豆幼苗呼吸的影响 (时间在0点时,幼苗从25℃转入所示温度)null2、O2和CO2 ●供氧不足时,有氧呼吸下降,无氧呼吸升高。 ◆长期的无氧呼吸有害: (1)产生酒精,导致酶蛋白变性 (2)物质消耗多,产生能量少 (3)缺乏呼吸的中间产物 ★氧饱和点:呼吸速率不再提高时的氧分压。 ★无氧呼吸熄灭点:导致无氧呼吸停止的最低氧含量。 3、机械损伤null氧分压和温度对洋葱根尖呼吸速率的影响null氧浓度对小麦、水稻幼苗呼吸的影响null二、呼吸作用与农业生产◆呼吸效率: 每消耗1克葡萄糖可以合成生物大分子的克数。◆生长呼吸: 用于生物大分子合成、离子吸收、细胞分裂和生长的呼吸。◆维持呼吸: 用于维持细胞活性的呼吸。null 1、呼吸作用与作物栽培 2、呼吸作用与粮食、种子贮存 3、呼吸作用与果蔬贮存 4、呼吸作用与作物抗病性 患病植株呼吸作用: ①酶与底物的隔离被打破,二者更易接触 ②呼吸途径改变:PPP途径加强,EMP-TCA减弱 ③患病部位积累呼吸底物——糖类 ④病原物呼吸null1、呼吸作用与作物栽培2、呼吸作用与粮食、种子贮存3、呼吸作用与果蔬贮存4、呼吸作用与作物抗病性患病植株呼吸作用: ①酶与底物的隔离被打破,二者更易接触 ②呼吸途径改变:PPP途径加强,EMP-TCA减弱 ③患病部位积累呼吸底物——糖类 ④病原物呼吸null第四章复习思考: 1、名词:呼吸作用、有氧呼吸、无氧呼吸、EMP、TCA、PPP、呼吸链、能荷、氧化磷酸化、Q10、呼吸速率、呼吸商、呼吸作用氧饱和点、无氧呼吸熄灭点、巴斯德效应 2、呼吸作用有哪些生理意义? 3、植物呼吸作用的多条途径及其意义是什么? 4、EMP受哪些因素调节? 5、何谓末端氧化酶?有哪几种? 6、何谓抗氰呼吸? 7、呼吸与光合的关系如何? 8、在制绿茶时,为何要立即进行杀青? 9、呼吸与作物栽培、果树贮藏的关系。null
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