呼吸代谢的途径.pdf

Chapter 4 Plant Respiration1 呼吸作用的概念和生理意义?呼吸作用的概念1.有氧呼吸 aerobic respiration：生活细胞在氧的参与下，把某些有机物质彻底氧化分解，生成CO2和水，同时释放大量能量的过程。C6H12O66O26H2O6CO2G2870kJ/mol2.无氧呼吸 anaerobic respiration:在无氧条件下，细胞把某些物质分解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、也可产生乳酸:C6H12O62C2H5OHG=100KJ/molC6H12O6CH3CHOHCOOHG=100KJ/mol注：在进化上，无氧呼吸早于有氧呼吸，因为地球开始时无游离氧，只有绿色光合生物出现后才有氧，进而有了有氧呼吸。至今仍有专性嫌气微生物只能在无氧下生活，有氧反而有害。高等植物虽有各种氧化酶，但仍保存了无氧呼吸的方式，在种子萌发初期和在的延存器官中（块根、块茎及果实）内部仍进行无氧呼吸，在水淹时也可进行无氧呼吸。?呼吸作用的生理意义1.提供能量2.提供原料（中间产物）3.增强抗逆性All numbers in billions of metric tons as of 19882植物呼吸代谢的途径?植物呼吸代谢途径有：糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径和乙醛酸循环一、糖酵解1.发现：G.Embden,O.Meyerhof,JK,Parnas2.部位：cytoplasm3.反应式：Glucose+2NAD+2ADP+2Pi 2pyruvate+2NADH+2H+2ATP+2H2O因糖酵解时环境并不为葡萄糖提供氧，其氧由葡萄糖分子自己提供，故无氧呼吸也称为分子内呼吸(intramolecular respiration)4.反应过程GlucoseG-6-PF-6-PFDPGAPDHAP1,3-DPA3-PGASchematic frame of glycolysis2-PGAPEPLactic acidethanolPyrAcetyl CoA5.意义1)产生ATP2)为其它物质如长链脂肪酸的合成提供原料。二TCA cycle/citric acid cycle1.发现：由H.Krebs 发现，故也称Krebs cycle，因其中有多个三元羧酸，故称三羧酸循环（TCA cycle),因其中第一个产物是柠檬酸，故也称柠檬酸循环（citric acid cycle）2.部位：线粒体3.底物：乙酰CoA4.过程：5.反应式：CH3COCOOH8NAD2FAD2ADP2Pi+4H2O6CO2+2ATP+8NADH+8H+2FADH2将EMP途径和TCA循环合起来：C6H12O6+4ADP+4Pi+2H2O+10NAD+2FAD6CO2+4ATP+10NADH+10H+2FADH2总共可得到约30个ATP。Summary of ATP synthesis from oxidation of one molecule of GlucoseNADHFADH2ATPGlycolysis:GG-6-P-1F-6-PFDP-1GAP 1,3-DPGA21,3-DPGAPGA2PEPPyr2Pyracetyl-CoA2Citric acid cycle:62GDPGTP1.5Oxidative phosphorylation2 glycolytic NADH4.5(3)2 NADH(pyr to acetyl-CoA)56NADH(citric acid cyle)152FADH23Total:31(29.5)三戊糖磷酸途径?Pentose phosphate pathway（PPP）又称为己糖磷酸途径hexose phosphate pathway(HMP)1.部位：胞质2.底物：葡萄糖3.过程6 G-6-P 6 葡萄糖酸内酯-6-PG-6-P脱氢酶6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6NADPH+6H+6 葡萄糖酸-6-P6 核酮糖-5-P6CO22 木酮糖-5-P 2 核糖-5-P 2 木酮糖-5-P2 甘油酸-3-P 3 景天糖-7-P2 果糖-6-P 2 赤藓糖-4-P 2 果糖-6-P2 甘油酸-3-P果糖-1,6-P5 G-6-P4.反应式：6G-6-P+7H2O+12NADP+12NADPH+12H+5G-6-P+Pi5.意义：1)生成的R5P是核糖合成的主要原料。2)生成的NADPH是细胞的还原能力的主要来源，它可用于脂肪酸、胆固醇、类固醇的合成，用于GSSG到GSH的还原，因此对于抗过氧化物氧化具有重要意义。3)戊糖磷酸途径与C3循环的许多中间产物相同，把光合作用与呼吸作用连接起来了。4)可增强植物的抗病、抗旱、抗损伤能力E-4-P可经莽草酸途径合成酚类物质，具抗病能力。四乙醛酸循环1.部位：乙醛酸循环体（一种过氧化物体）2.底物：乙酰CoA3.过程蔗糖乙酰CoA乙酰CoA柠檬酸异柠檬酸草酰乙酸延胡索酸琥珀酸苹果酸乙醛酸CoASH+H+糖异生异柠檬酸裂解酶4.反应式：2乙酰CoA+NAD+2H2O琥珀酸2CoASH+NADH+H+5.意义：仅存在于植物中，与富含脂肪的种子在萌发时将脂肪转化为糖有关。甘油三酯园球体脂肪酸乙酰CoA琥珀酸乙醛酸循环氧化琥珀酸延胡索酸苹果酸苹果酸果糖6磷酸乙醛酸循环体磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸蔗糖ATPADPNAD+NADHCO2线粒体脂肪转变为糖的途径脂肪转变为糖的途径3 生物氧化一呼吸链electron transport chain1.定义：呼吸代谢中产生的H（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，传到分子氧的总过程。2.内容：二氧化磷酸化oxidative phosphorylation1.定义：随着物质的氧化所同时发生的ATP的生成的过程。2.P/O比：每吸收1个O（传递2个H）时所形成的ATP的个数。3.电子传递与氧化磷酸化偶联的机理1)Mitchell 的化学渗透学说(chemiosmotic theory)Matrix H+NADH NAD+2H+2H+O2 H2O 2 e I Q III IV +4H+4H+2H+Intermembrane Space cyt c 3H+F1Fo ADP+Pi ATP2)Boyer 等人的结合变构学说4.氧化磷酸化的抑制剂：1)呼吸链抑制剂：?复合体I：安密妥、鱼藤酮?复合体II：抗霉素A?复合体III：CO、CN-、N33-2)解偶联剂uncoupler:DNP3)F1-F0抑制剂：寡霉素