《植物生理学》ppt课件第四章 植物的呼吸作用.ppt

第一篇 水分和矿质营养;第四章 植物的呼吸作用;第一节 呼吸作用的概念及其生理意义;1. 有氧呼吸 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 → 6CO2 + 12H2O + 能量 △Gθ’ = -2870 kJ/mol △Gθ’指pH为7时标准自由能的变化 2. 无氧呼吸 高等植物无氧呼吸产生酒精： C6H12O6 → 2C2H5OH+ 2CO2 + 能量 △Gθ’ = -226 kJ/mol 除了酒精之外，高等植物无氧呼吸也可以产生乳酸： C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + 能量 △Gθ’ = -197 kJ/mol 有氧呼吸是由无氧呼吸进化而来的。 ;二、呼吸作用的生理意义;第二节 植物的呼吸代谢途径; 一、糖酵解 细胞质基质中的己糖经一系列酶促反应生成丙酮酸的过程。 ;;糖酵解反应式： ;;二、发酵作用;;2.乳酸发酵 当丙酮酸脱羧酶缺少而含有乳酸脱氢酶的组织里，丙酮酸被NADH还原为乳酸，此过程被称为乳酸发酵。 多发生于乳酸菌中，但高等植物在低氧或缺氧时也会发生乳酸发酵。 3. 发酵的生理意义 无氧条件下，实现NAD+的再生使糖酵解能够继续； 能量利用率低，有机物消耗大，且发酵产生的乙醇对植物细胞有毒害作用，但可以扩散出细胞。而乳酸不能扩散，酸化细胞质基质，影响酶活力。 ;;三羧酸循环的别称;（一）线粒体的结构和功能;三羧酸循环及氧化磷酸化进行的场所：线粒体;线粒体与叶绿体形态结构对比;（二）丙酮酸的氧化脱羧;（三）三羧酸循环的化学历程;;;值得注意的几个问题：;（四）三羧酸循环的生理意义;四、戊糖磷酸途径;;（一）磷酸戊糖途径的化学历程;（二）磷酸戊糖途径的生理意义;（三）磷酸戊糖途径的调控;;已知植物呼吸代谢底物降解途径的比较;;第三节 电子传递与氧化磷酸化;;电子传递体：;（一）细胞色素系统途径;1. 复合体I;2. 复合体II;3. 复合体III;4. 复合体IV;5. ATP合酶;此外，在线粒体内膜外侧还有外在NAD(P)H脱氢酶，氧化细胞质的NAD(P)H，并将其电子传递到UQ。 线粒体内膜内侧还有NADPH脱氢酶，不受鱼藤酮抑制。 呼吸链各电子载体的顺序是固定不变的，而且电子只能从底物传递到氧分子。 一方面是各个酶系统有专一性； 另一方面是各电子载体的氧化还原电位不同，电子总是从低电位向高电位传递。底物脱氢反应时电位最低（丢失电子的倾向大），顺次下来，分子氧电位最高。所以底物电子总是流向氧分子。;在研究电子传递顺序时，常使用专一性电子传递抑制剂以阻断其某一部分电子传递 ;（二）交替途径;定义：在氰化物存在条件下仍运行的呼吸作用，称为抗氰呼吸，也即是对氰化物不敏感的那一部分呼吸。 抑制正常电子传递途径就可促进抗氰呼吸的发生，因此，抗氰呼吸又称交替途径。 不同组织中含量不同，有的占总呼吸10-25%，有的高达100%。 抗氰呼吸的强弱还与发育条件（不成熟的器官不抗氰）和外界环境（损伤组织不抗氰，氧气浓度低时不抗氰）有关。 ;;;（1）利于传粉;（2）能量溢流;（3）增强抗性;;;二、氧化磷酸化;H+;;;ADP/O：即每传递两个电子到氧合成ATP的数量。 它是表示线粒体氧化磷酸化活力的重要指标。;（二）氧化磷酸化的抑制 ;把底物的电子传递到电子传递系统的最后一步，即传递到分子氧形成水或者过氧化氢的酶。 多样的氧化酶系统，适应不同底物和环境。;（一）线粒体内末端氧化酶 1. 细胞色素c氧化酶（复合体IV） 植物体内最主要的末端氧化酶，承担细胞内80%的耗氧量。 包括Cyt a和Cyt a3，含2个Cu原子。 其作用是接受Cyt c传来的电子，经Cyt a和Cyt a3传递给氧分子，并激活之与质子形成水。 该酶与氧的亲和力极高，易受氰化物、CO和叠氮化物的抑制。;（一）线粒体内末端氧化酶 2. 交替氧化酶（AOX） 抗氰呼吸的末端氧化酶。把电子传递给氧。 交替途径NADH脱下的电子只通过复合体I，不经过III和IV，因而能被鱼藤酮抑制，但对抗霉素A和氰化物不敏感。不过交替氧化酶本身能被水杨酸氧肟酸（SHAM）抑制。 交替途径不偶联氧化磷酸化，只能放热，或者产生1个ATP，ADP/O=1。 大部分植物该酶有2个亚基，位于线粒体内膜，活性部位朝向线粒体基质。;;（二）线粒体外末端氧化酶（不产生ATP） 1. 酚氧化酶 分为单酚氧化酶（酪氨酸酶）和多酚氧化酶（儿茶素氧化酶）。 含铜的酶。正常情况下，酚氧化酶与底物是分隔开的。当细胞受轻微破坏或组织衰老、细胞结构解体时，酚氧化酶和底物接触，发生反应，将酚氧化成棕褐色的醌。醌对微生物有毒，可以防止植物的感染。;;;;;（二）线粒体外末端氧化酶（不产生ATP） 2. 抗坏血酸氧化酶 含铜的氧化酶，可以催化抗坏血酸的氧化。 在植物中普遍存在，其中以蔬