第四章呼吸作用.ppt
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1、第四章 植物的呼吸作用,第一节 呼吸作用的概念、生理意义和场所 一、呼吸作用的概念 呼吸作用(Respiration):指有机物质在生物化学反应中被氧化成二氧化碳和水并释放能量的过程。 有氧呼吸(Aerobic Respiration):指细胞把一些有机物彻底氧化分解形成CO2,同时将O2还原为H2O,并释放能量的过程。 C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O G0 = -2870 kJ/mol-1,无氧呼吸(Anaerobic Respiration):指细胞把某些有机物分解为不彻底的氧化产物,同时释放能量的过程。无氧呼吸在微生物中称为发酵。 C6H12O62C2H5OH+2C
2、O2 G0 = -226 kJ/mol-1 C6H12O62CH3CHOHCOOH G0 = -197 kJ/mol-1,二、呼吸作用的生理意义 提供植物生命活动所需的大部分能量 为其他有机物的合成提供原料 参与对植物形态和生理功能的控制,三 、呼吸作用的场所 线粒体的化学组成 线粒体的结构 外膜、膜间空隙、内膜(嵴)、基质 反应场所 糖酵解、戊糖磷酸途径 细胞质 三羧酸循环、生物氧化 线粒体,T,第二节 植物呼吸代谢的多样性,一、糖分解代谢途径的多样性 二、 呼吸电子传递途径的多样性 三、末端氧化酶的多样性,一、糖分解代谢途径的多样性,1、糖酵解(Glycolysis)(EMP途径) 淀粉、
3、葡萄糖或其他六碳糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程。 发生部位:细胞质 氧化-还原辅酶:NAD+ 反应式: C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2CH3COCOOH+ 2NADH+2H+2ATP+2H2O,步骤1 已糖的磷酸化,底物水平磷酸化,底物水平磷酸化,步骤2 己糖磷酸的裂解,步骤3 ATP和丙酮酸的生成,发酵,2、三羧酸循环(Tricarboxylic Acid Cycle, TCA环 (Krebs环) 丙酮酸在有氧条件下逐步氧化分解,形成水和二氧化碳的过程。 发生部位:线粒体 反应式: 2CH3COCOOH+8NAD+2FAD+2ADP+2Pi+4H2O6CO2+2ATP+8NA
4、DH+8H+2FADH2,柠檬酸生成阶段,氧化脱羧阶段,草酰乙酸再生阶段,3、戊糖磷酸途径(Pentose Phosphate Pathway,PPP)/ 己糖磷酸途径(Hexose Monophosphate Pathway,HMP) 发生部位:细胞质和质体 氧化-还原辅酶:NADP+ 反应式: 6G6P+12NADP+7H2O6CO2+12NADPH+12H+5G6P+Pi,氧化阶段,非氧化阶段,异构化,基团转移,缩合,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 受高NADPH/NADP+抑制,4、糖代谢途径的比较,二、 呼吸电子传递途径的多样性,1、概念 生物氧化(Biological Oxidation)
5、:有机物质在生物体细胞内进行氧化分解,生成二氧化碳、水和放出能量的过程。 呼吸链(Respiratory Chain):呼吸代谢中间产物的电子和质子沿着一系列有顺序的电子传递体组成的电子传递途径,传递到分子氧的总过程。呼吸链就是电子传递链,由氢传递体和电子传递体组成,位于线粒体的内膜上。,氢传递体:作为脱氢酶的辅助因子,传递氢(质子和电子),包括NAD(辅酶I),NADP(辅酶II)、黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。 电子传递体:只传递电子,包括细胞色素体系和铁硫蛋白(Fe-S)。细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的结合蛋白质,根据吸收光谱的不同分为a,b和c三类。,2、呼吸电
6、子传递链的组成 复合体I(NADH脱氢酶)含FMN和Fe-S蛋白 复合体II(琥珀酸脱氢酶)由FAD和3个Fe-S组成 复合体III(细胞色素c还原酶)含2个cyt b,1个Fe-S中心和1个cyt c1 复合体IV(细胞色素c氧化酶)含cyt a、cyt a3以及2个铜原子 ATP合酶, 主路, 支路1,支路2 ,支路3 ,交替途径,3、不同电子传递途径的比较,4、电子传递抑制剂与抑制部位,三、末端氧化酶的多样性,1、末端氧化酶 在有氧呼吸中,将电子传递给O2,使其活化,形成H2O或H2O2的酶,或呼吸过程中最终被O2所氧化的酶。 2、末端氧化酶的类型 细胞色素氧化酶:最主要的末端氧化酶,含
7、铜、铁,将cyt a中的电子传递给O2。 交替氧化酶:含铁,可绕过复合体III和IV,将UQH2 (或cyt b)的电子传递给O2,对氰化物不敏感。,酚氧化酶:含铜,与其底物常常是分隔开的,可将酚类氧化为醌类。包括单酚氧化酶和多酚氧化酶。植物组织受伤或受病菌侵害、衰老,细胞结构解体时,与底物接触并发生反应。 抗坏血酸氧化酶:含铜,催化抗坏血酸的氧化。定位于细胞液,也可与细胞壁结合。与植物的受精过程有密切关系。 乙醇酸氧化酶:为一种黄素蛋白,存在于过氧化物酶体,催化乙醇酸氧化为乙醛酸的反应。 黄素氧化酶:存在于乙醛酸体,参与脂肪酸氧化分解。,3、末端氧化酶主要特性的比较,TCA途径 内源,PPP
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