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第八章呼吸作用云南热带作物职业学院第一节呼吸作用的概念和生理意义第二节呼吸作用机理第三节影响呼吸作用的因素第四节呼吸作用在农业生产中的应用第一节呼吸作用的概念和生理意义教学目标1、理解并掌握呼吸作用的概念及其意义2、了解呼吸作用的类型云南热带作物职业学院第一节呼吸作用的概念和生理意义云南热带作物职业学院一、呼吸作用的概念二、呼吸作用的生理意义练习一、呼吸作用的概念（一）、概念：是指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。（二）、类型云南热带作物职业学院1、有氧呼吸2.无氧呼吸1、有氧呼吸是指生活细胞利用O2，将某些有机物质彻底氧化分解，形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+ΔGΔG=2870kj呼吸作用释放的CO2中的氧来源于呼吸底物和H2O，所生成的H2O中的氧来源于空气中的O2。云南热带作物职业学院2.无氧呼吸一般指在无氧条件下，细胞把某些有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放能量的过程。高等植物无氧呼吸可产生酒精或乳酸：C6H12O62C2H5OH+2CO2+ΔG（100kj）C6H12O62CH3CHOHCOOH+ΔG云南热带作物职业学院二、呼吸作用的生理意义云南热带作物职业学院二、呼吸作用的生理意义1.为植物生命活动提供能量2.中间产物是合成重要有机物质的原料3.提供还原力4.在植物抗病免疫方面有重要作用云南热带作物职业学院练习题1、水果藏久了，会发生酒味，这很可能是组织发生()所致。A、抗氰呼吸B、糖酵解C、酒精发酵2、呼吸作用有什么生理意义？云南热带作物职业学院第二节呼吸作用机理教学目标掌握呼吸作用的机理云南热带作物职业学院第二节呼吸作用机理云南热带作物职业学院一、呼吸作用的场所---线粒体二、呼吸作用的过程三、呼吸作用中的能量利用效率四、光合作用与呼吸作用的关系练习一、呼吸作用的场所---线粒体云南热带作物职业学院1、线粒体的形态2、线粒体的结构3、线粒体的功能1、线粒体的形态分布：除了细菌和蓝藻尚未肯定外，所有的高等植物都有线粒体。数量：一个典型的植物细胞约有500～2000个线粒体，代谢微弱的衰老细胞或休眠细胞的线粒体较少。形状：线粒体一般呈线状、粒状或短线状，并且是可变的。大小：线粒体的直径约0.5-1微米，线粒体在长度上变化很大，一般为1.5-3微米，长的可达7微米。云南热带作物职业学院2、线粒体的结构线粒体是由内、外两层膜包围而成，内外膜都是典型的单位膜，内膜和外膜套迭在一起，互不相通。云南热带作物职业学院图8-7线粒体的结构模式图云南热带作物职业学院2、线粒体的结构云南热带作物职业学院（1）、线粒体外膜（2）、线粒体内膜（3）、膜间隙（4）、衬质（1）、线粒体外膜包围在线粒体外面的一层单位膜结构，厚6～7nm，平整光滑，上面有较大的通道蛋白(孔蛋白)，可允许相对分子质量在5000左右的分子通过。外膜上还有一些线粒体脂合成的蛋白质，以及将脂转变成可进一步在基质中代谢的酶。外膜的标志酶是单胺氧化酶。云南热带作物职业学院（2）、线粒体内膜靠近基质面的一层单位膜结构，厚约5～6nm。内膜对物质的通透性很低，只有不带电的小分子物质才能通过。但内膜具有高度选择通透性，借助于膜上的一些载体蛋白控制内外膜之间的某些物质交换。内膜含有3类功能性蛋白：呼吸链中进行氧化反应的酶、ATP合成酶复合物以及一些特殊的运输蛋白，调节基质中代谢物的输出和输入。内膜的标志酶是细胞色素氧化酶。内膜向线粒体内折褶形成许多形状不同的嵴，大大增加了内膜的表面积。嵴内面为不光滑的膜结构，在膜上覆盖有很多称为基粒的圆球形的颗粒。基粒实际上是ATP合成酶，又叫FoFlATP酶复合体，是一个多组分的复合物。在结构上可分为3个部分：即头部、柄部、底部。云南热带作物职业学院（3）、膜间隙线粒体内膜和外膜之间的间隙，约6～8nm，其中充满无定形的液体，含有可溶性的酶、底物和辅助因子。膜间隙中的标志酶是腺苷酸激酶。云南热带作物职业学院（4）、衬质内膜和嵴包围着的线粒体内部空间，含有很多蛋白质、脂和催化三羧酸循环的酶类。此外，还含有线粒体DNA、tRNA、rRNA以及线粒体基因表达的各种酶。基质中的标志酶是苹果酸脱氢酶。线粒体的基质中有核糖体，它比细胞质中核糖体稍小。云南热带作物职业学院3、线粒体的功能植物的各种生命活动需要的能量主要依靠线粒体提供。催化这些功能过程所需要的各种酶多分布在线粒体中。细胞内的有机物质在线粒体中释放的能量，40%--50%储存在ATP分子中，随时供生命活动的需要；另一部分以热能的形式散失。云南热带作物职业学院二、呼吸作用的过程云南热带作物职业学院（一）、概述（二）、EMP—TCA途径（三）、戊糖磷酸途径（PPP）（一）、概述因为基质、条件、植物种类不同，呼吸过程都会不同，即会产生多种途径。基质：糖、脂肪、蛋白质等都可以作为呼吸底物。其中最主要、最直接的的呼吸基质是葡萄糖。条件：呼吸基质是葡萄糖时，条件不同、产物及过程不同。植物种类：呼吸基质是葡萄糖时，都是在缺氧条件下，但产生的产物及过程也不同。云南热带作物职业学院淀粉己糖磷酸PPP戊糖磷酸EMP丙糖磷酸丙酮酸乙醇酒精发酵脂肪乳酸乳酸发酵脂肪酸乙酰辅酶AOAA柠檬酸乙酸OAA柠檬酸TCA乙醇酸GAC琥珀酸草酸乙醛酸异柠檬酸甲酸GAOP云南热带作物职业学院以葡萄糖为例的呼吸途径EMP—糖酵解（条件：无氧场所：细胞质基质）TCA—三羧酸循环（条件：需氧场所：线粒体）PPP—戊糖磷酸途径（条件：需氧场所：细胞质基质）GAC—乙醛酸循环GAOP—乙醇酸氧化途径酒精发酵乳酸发酵云南热带作物职业学院以葡萄糖为例的各种呼吸途径中，以EMP—TCAC途径发生的最为普遍，其次是PPP途径。EMP—TCA途径主要包括：糖酵解、三羧酸循环、电子传递和氧化磷酸化（糖酵解发生在细胞质基质、三羧酸循环、电子传递和光合磷酸化发生在线粒体）思考：这里所说的三步和中学所说的三个阶段一致吗？云南热带作物职业学院复习以葡萄糖为底物的的总反应式为：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+能量云南热带作物职业学院有氧呼吸总过程可分三个阶段：第一阶段：一个分子的葡萄糖分解成两分子的丙酮酸,在分解的过程中产生少量的氢,同时释放出少量的能量。该阶段是在细胞质基质中进行的。第二阶段：丙酮酸经过一系列的反应，分解成二氧化碳和氢，同时释放出少量的能量。第三阶段：前两个阶段产生的氢，经过一系列的反应，与氧结合而形成水，同时释放出大量的能量。后两个阶段都是在线粒体中进行的。云南热带作物职业学院有氧呼吸总过程可分三个阶段：第一阶段：C6H12O62C3H4O3+4[H]+2ATP酶细胞质基质第二阶段：2C3H4O3+6H2O酶6CO2+20[H]+2ATP线粒体第三阶段：24[H]+6O2酶12H2O+34ATP线粒体云南热带作物职业学院无氧呼吸总过程可分两个阶段：第一阶段：一个分子的葡萄糖分解成两分子的丙酮酸,在分解的过程中产生少量的氢,同时释放出少量的能量。该阶段是在细胞质基质中进行的。（与有氧呼吸的相同）第二阶段：丙酮酸在不同酶的催化下，分解成酒精和二氧化碳或者转化成乳酸．云南热带作物职业学院（二）、EMP—TCA途径云南热带作物职业学院1、糖酵解（EMP）2、三羧酸循环（TCA）3、电子传递和光合磷酸化1、糖酵解（EMP）云南热带作物职业学院（1）、概念（2）、糖酵解的化学历程（3）、糖酵解的生理意义概念：淀粉、葡萄糖或其它六碳糖在无氧状态下分解成丙酮酸的过程。C6H12O6+2ADP+2NAD++2Pi2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H2O对高等植物来说，不管是有氧呼吸还是无氧呼吸，糖的分解都必须先经过糖酵解阶段，形成丙酮酸，然后才分道扬镳。葡萄糖丙酮酸无氧无氧呼吸生成酒精或乳酸有氧TCA循环CO2（1）概念云南热带作物职业学院（2）、糖酵解的化学历程己糖的来源：淀粉、蔗糖或果聚糖淀粉：淀粉磷酸化酶或淀粉酶降解成葡糖-1-磷酸或D-葡萄糖。蔗糖：蔗糖转化酶作用下可形成D-葡萄糖或D-果糖果聚糖：呋喃果糖酶水解成D-果糖（１）、己糖的活化（1-6）（２）、己糖的裂解（7-8）（３）、丙糖氧化（9-13）云南热带作物职业学院（2）、糖酵解的化学历程（1）、己糖的活化（1-9）：己糖经磷酸化作用活化形成1，6-二磷酸果糖（2）、己糖的裂解（10-11）：六碳糖裂解两分子的三碳糖（3）、丙糖氧化（12-16）：三碳糖脱氢氧化成丙酮酸云南热带作物职业学院以葡萄糖为例示糖酵解的化学历程化学反应式：C6H12O6+2ADP+2NAD++2Pi2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H2O分析：糖酵解中，每摩尔葡萄糖酵解能产生（）mol的丙酮酸以及（）mol的ATP。又产生（）molNADH呢？云南热带作物职业学院葡萄糖ATPATP磷酸葡萄糖→磷酸果糖二磷酸果糖磷酸甘油醛乙醇2NADH二磷酸甘油酸乙醛ATPATP丙酮酸磷酸烯醇磷酸甘油酸式丙酮酸乳酸CO2云南热带作物职业学院（3）、糖酵解的生理意义A、无氧呼吸和有氧呼吸的共同途径；B、产生丙酮酸，性质活跃；C、获起部分能量；对厌氧生物来说，是获得能量的主要方式。D、为糖的异生提供了基本途径。云南热带作物职业学院2、三羧酸循环（TCA）丙酮酸的去向：无氧：1、生成乙醇2、生成乳酸有氧：3、进入三羧酸循环，彻底氧化成CO2和H2O。云南热带作物职业学院2、三羧酸循环（TCAcycle）（1）、概念：糖酵解产物丙酮酸，在有氧条件下，经三羧酸和二羧酸的循环逐步氧化分解，最终形成水和二氧化碳的过程，称为三羧酸循环（简写为TCAcycle）。又称为克雷布撕循环。（2）、发生部位：线粒体云南热带作物职业学院（3）、三羧酸循环的化学历程（4）、TCA循环的特点和生理意义（3）、三羧酸循环的化学历程云南热带作物职业学院（3）、三羧酸循环的化学历程云南热带作物职业学院（3）、三羧酸循环的化学历程丙酮酸乙酰辅酶A（乙酰CoA)进入循环首先与草酸乙酸缩合成柠檬酸，经过一系列反应至草酸乙酸的再生完成一次循环，每一次循环将彻底分解1分子丙酮酸。由于糖酵解中1分子葡萄糖能产生2分子的丙酮酸。2丙酮酸+2ADP+2Pi+8NAD++2FAD6CO2+2ATP+8NADH+2FADH分析：三羧酸循环的各个反应的酶存在于()三羧酸循环中，1分子的丙酮酸可以释放（）个分子的CO2。云南热带作物职业学院云南热带作物职业学院丙酮酸CO2NADH乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸异柠檬酸NADH苹果酸草酰琥珀酸FADHNADHCO2琥珀酸NADHATP琥珀酰CoAα-酮戊二酸CO2云南热带作物职业学院（4）、TCA循环的特点和生理意义（1）、TCA循环是生物体利用糖或其它物质氧化获得能量的有效途径。（2）、TCA循环中释放的CO2中的氧，不是直接来自空气中的氧，而是来自被氧化的底物和水中的氧。（3）、TCA循环中并没有分子氧的直接参与，但该循环必须在有氧条件下才能进行。（4）、TCA循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相互转变。云南热带作物职业学院有氧呼吸的总反应式：6CO2C6H12O6+6H2O+6O2酶+12H2O（38ATP）+能量云南热带作物职业学院注意：⒈在线粒体中进行。⒉EMP不产生CO2，只有在TCA中才产生CO2。⒊TCA中释放的CO2，不是靠大气中的O2直接把C氧化，而是靠氧化底物中的氧和水分子中的氧来实现的。⒋TCA循环是糖、脂肪、蛋白质和核酸及其它物质共同的代谢过程。云南热带作物职业学院EMP-TCAC的主要生理意义是：（1）是植物生命活动获得能量的最有效方式。1分子葡萄糖氧化分解可产生36分子ATP。这是植物生命活动的主要能量来源。（2）氧化分解成的过程是经许多步骤逐步完成的。产生的多种中间产物是进一步合成蛋白质、脂肪、维生素、激素等重要生命物质的原料（或碳架）。云南热带作物职业学院值得注意的