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植物的呼吸作用,下列思维导图全面概括相关知识要点。
编辑于2020-10-12 09:01:21植物的呼吸作用
呼吸代谢与其他物质代谢
呼吸代谢与初生代谢的关系
初级代谢
概念
作用
呼吸代谢与蛋白质代谢
加氨作用
转氨酶
呼吸代谢与脂肪代谢
呼吸代谢与核酸代谢
PPP途径的中间产物5-磷酸核酮糖是合成核酸的原料
呼吸代谢与次级代谢的关系
概念
初级代谢产物经过一系列酶促反应转化为结构更加复杂、特殊物质的过程
次级代谢物的分类
萜类
种类:单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜、多萜
生物合成途径
甲羟戊酸(甲瓦龙酸)途径
3-PGA/丙酮酸途径(存在叶绿体和其它质体内)
功能
为植物生长发育所必需
对植物有保护作用
具有药用价值
工业原料
酚类
种类:简单酚类、类黄酮类、酚类多聚体、醌类
生物合成途径
莽草酸途径(绝大多数高等植物)
丙二酸途径(真菌和细菌)
功能
具有防御病、虫侵袭作用
植物色素的主要成分
有药用价值
含氮次级化合物
种类:生物碱、生氰苷、非蛋白氨基酸
功能:防御功能
植物次级代谢的基因工程开发与利用
花卉育种
农作物性状改良
药用植物的细胞工程与基因工程
呼吸作用的指标及影响因素
呼吸作用的指标
呼吸速率(呼吸强度)
呼吸商
影响呼吸商的因素
呼吸底物种类
氧气供应状况
呼吸速率的影响因素
内部因素的影响
植物的种类
同一植物不同的组织或器官
多年生植物的周期性变化
不同发育期
外界条件的影响
温度
氧气
二氧化碳
水分
其他:呼吸底物含量、机械损伤、矿质元素
呼吸作用与农业生产
种子的呼吸与贮藏
种子形成与呼吸
灌浆期呼吸速率达到高峰期
种子的安全贮藏与呼吸作用
安全含水量
呼吸作用↑,贮藏物质消耗↑,种子含水量↑,堆温↑,形成恶性循环。微生物繁殖↑,堆呼吸大大↑。最终使贮藏种子发热霉变。
生产措施
充分干燥种子,降低粮温,低湿,调节气体成分
注意无氧呼吸消失点
果实、块根、块茎的呼吸作用与贮藏
果实
呼吸跃变
概念
形成原因
形成呼吸跃变的原因: CO←-Eth←ACC
按照果实成熟过程中呼吸作用变化情况分类
呼吸跃变型:苹果、梨、香蕉、番茄等
非呼吸跃变型:柑橘、柠檬、橙、菠萝等
果实贮藏
目的
延缓或阻止呼吸跃变现象的出现
延缓或阻止果实走向衰老
措施
适当低温
氧气浓度(略高于无氧呼吸消失点)
避免果实损伤,减少微生物侵染
呼吸抑制剂或乙烯合成抑制剂
块根、块茎
“发汗”
贮藏
措施
控制温度
气体成分
氧气浓度
二氧化碳浓度
“自体保藏法”
呼吸作用与作物栽培
早发一壮根一减少冠层有机物消耗。翻种;晒田
呼吸代谢能量的贮存和利用
呼吸代谢能量的贮存
植物体内主要的高能键
高能磷酸键
硫酯键
生成ATP的方式
氧化磷酸化(线粒体内膜)
底物水平磷酸化(细胞质基质和线粒体基质)
呼吸代谢能量的利用
呼吸作用的调节
糖酵解的调节
巴斯德效应
丙酮酸有氧分解的调节
磷酸戊糖途径的调节
戊糖磷酸途径的调节点主要是G-6-P脱氢酶,这是一个不可逆反应,是戊糖磷酸途径中的限速一步。
NADPH是G-6-P脱氢酶的竞争性抑制剂,当NADPH/NADP+的比值大于10时,其抑制作用可达90%。
电子传递途径的调节
两条主要的电子传递途径
细胞色素途径(CP)
交替途径(AP)
能荷调节
电子传递与氧化磷酸化
电子传递链
概念
呼吸作用的电子传递
电子传递链(呼吸链)
五种酶复合体
复合体I (NADH:泛醌氧化还原酶)
复合体II (琥珀酸:泛醌氧化还原酶)
复合体III (UQH2:细胞色素C氧化还原酶)
复合体IV (Cytc: 细胞色素氧化酶)
复合体V (ATP合成酶)
呼吸传递体分类
氢传递体
电子传递体
氧化磷酸化
定义
氧化磷酸化的机理
氧化磷酸化抑制剂
解偶联剂 如2,4-二硝基苯酚
电子传递抑制剂 如鱼藤酮、巴比妥酸、抗霉素A、氰化物、CO、叠氮化物
氧化磷酸化抑制剂 如寡霉素
呼吸链电子传递途径的多样性
NADH和FADH2电子传递途径
外源NAD(P)H电子传递途径
交替途径
线粒体外氧化酶(如乙醇酸氧化酶、多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶等)的参与电子传递途径
末端氧化系统的多样性
末端氧化酶
是指能将底物脱下的电子最终传给氧气,使其活化,并形成水或过氧化氢的酶类
类型
细胞色素氧化酶 与氧亲和力极高,受氰化物、CO的抑制
交替氧化酶 对氧的亲和力高,受水杨基氧肟酸(SHAM)抑制,对氰化物不敏感
酚氧化酶 对氧的亲和力中等,易受氰化物和CO的抑制
抗坏血酸氧化酶 对氧亲和力低,受氰化物抑制,对CO不敏感
乙醇酸氧化酶 对氧亲和力低,不受氰化物和CO抑制
生理意义:适应多变的环境
抗氰呼吸及其生理意义
抗氰呼吸的发现、产生及分布
交替氧化酶
专一抑制剂
间-氯苯氧肟酸(m-CLAM)、水杨基氧肟酸(SHAM)等
抗氰呼吸的生理意义
放热效应
促进果实成熟
增强植物抗病及抗逆能力
代谢协同调控
呼吸代谢途径的多样性
糖酵解
概念
由葡萄糖分解成丙酮酸并伴随ATP生成的一系列反应,称之为糖酵解途径
反应部位
胞浆
反应阶段/化学过程
第一阶段 已糖的磷酸化
第二阶段 磷酸己糖的裂解
第三阶段 3-磷酸甘油醛生成丙酮酸
生理意义
糖酵解中生成的ATP和NADH,可使生物体获得生命活动所需要的部分能量和还原力
糖酵解除了有3步反应不可逆外,其余反应式可逆的,这使得糖的异生作用成为可能
丙酮酸在生物化学上十分活跃,可通过不同的途径,进行不同的生化反应。
糖酵解的一些代谢中间产物(如:3-磷酸甘油醛等)可作为合成其他有机物的重要原料
发酵途径
酒精发酵
乳酸发酵
三羧酸/柠檬酸循环
丙酮酸进入线粒体,氧化脱羧为乙酰CoA
化学过程
柠檬酸生成阶段
氧化脱羧阶段
草酰乙酸的再生阶段
丙酮酸进入TAC循环的生理意义和特点
5点,在书上第148-149页
磷酸戊糖途径
化学过程
氧化阶段(直接脱氢脱羧)
非氧化阶段(磷酸戊糖分子重排)
生理意义和特点
供能
PPP是一个不需要通过糖酵解,而对葡萄糖进行直接氧化的过程
PPP的一些中间产物是许多重要有机物质生物合成的原料。
PPP中的一些中间产物丙糖、丁糖、戊糖、己糖及庚糖的磷酸酯也是光合作用卡尔文循环的中间产物;因而呼吸作用和光合作用可以联系起来。
PPP中的脱氢酶的辅酶是NADP+
乙醛酸循环
油料种子特有呼吸代谢途径
乙醇酸氧化途径
水稻根系特有的糖酵解途径,主要酶乙醇酸氧化酶
呼吸作用的概念及其生理意义
呼吸作用概念
概念
有氧呼吸
无氧呼吸
酒精发酵
乳酸发酵
呼吸作用生理意义
为生命活动提供能量
为重要有机物质合成提供原料
为代谢活动提供还原力
增强植物抗病能力
线粒体的亚显微结构及功能