第五章-05植物呼吸作用.ppt

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 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 呼吸作用的分类 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+100.5kJ C6H12O6→ 2CH3CHOHCOOH+75.4kJ 高等植物主要进行有氧呼吸，在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： 呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量； 呼吸过程为其它化合物合成提供原料； 呼吸作用在植物抗病免疫方面也有重要意义。 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）。 μl O2（或μl CO2）?g-1（FW或DW）?h-1 mgO2（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 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。 放出CO2（mol） 吸收O2（mol） 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。 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=1 C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O R.Q=6 mol CO2/6 mol O2=1.0 当呼吸底物是富含氢的物质，如脂肪或蛋白质，RQ＜1 C16H32O2+11O2→6C12H22O11+4CO2+5H2O R.Q=4 mol CO2/11 mol O2=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＞1 C4H6O5+3O2→4CO2+3H2O R.Q=4 mol CO2/3 mol O2=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.Q1。 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.Q1。 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。 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1～2 μm。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70 ?，叫做F1-ATPase，借30 ?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。 二、呼吸代谢途径 植物长