第六講：植物呼吸作用的化學(xué)歷程.doc

一、授課計(jì)劃（第十一講） 第1頁授課章節(jié)名稱植物的呼吸的化學(xué)歷程授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目的1. 了解呼吸作用的概念和生理意義；2. 理解植物的呼吸代謝的途徑。 教學(xué)要求1. 了解呼吸作用的概念和生理意義；2. 理解植物的呼吸代謝的途徑。 教學(xué)重點(diǎn)重點(diǎn)講授呼吸作用的概念和生理意義和植物的呼吸代謝途徑（糖酵解、 三羧酸循環(huán)、戊糖磷酸途徑）。教學(xué)難點(diǎn)植物的呼吸代謝途徑教學(xué)方法與手段利用課件、動(dòng)畫結(jié)合板書介紹植物呼吸作用的概念和生理意義和植物的呼吸代謝途徑（糖酵解、 三羧酸循環(huán)、戊糖磷酸途徑）。作業(yè)與思考題1. 糖酵解、三羧酸循環(huán)、磷酸已糖途徑和氧化磷酸化過程發(fā)生在細(xì)胞的哪些位置？2. 這些過程相互之間有什么聯(lián)系？植物呼吸作用有哪些途徑？閱讀書目或參考資料1. 王忠主編，植物生理學(xué)，北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，20002. 李合生主編，植物生理學(xué)，北京：高等教育出版社，3. 2002武維華主編，植物生理學(xué)，北京：科學(xué)出版社，2003教學(xué)后記二、課時(shí)教學(xué)內(nèi)容 第2頁教 學(xué) 內(nèi) 容小結(jié)植物的呼吸作用的化學(xué)歷程（respiration of plant）11-1 呼吸作用的概念和生理意義(Concept and significances)一、呼吸作用的概念(Concept of respiration )呼吸作用（respiration）包括有氧呼吸和無氧呼吸兩大類型。1、有氧呼吸 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O +能量 G0= -2 870 kJmol-1C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 G0= -2 870 kJmol-1有氧呼吸是高等植物進(jìn)行呼吸的主要形式。2. 無氧呼吸 無氧呼吸（anaerobic respiration）C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量 G0= -226 kJmol-1 C6H12O6 2CH3CHOHCOOH + 能量 G0= -197 kJmol-1二、呼吸作用的生理意義(Significances)12-2 植物的呼吸代謝途徑（Metabolism pathway of respiration）呼吸作用糖的分解代謝途徑有3種：糖酵解、戊糖磷酸途徑和三羧酸循環(huán)，它們分別在胞質(zhì)溶膠和線粒體內(nèi)進(jìn)行，它們相互聯(lián)系。一、糖酵解（glycolysis）己糖在無氧狀態(tài)下分解成丙酮酸的過程，通稱為糖酵解（glycolysis）。糖酵解亦稱為EMP途徑（EMP pathway），以紀(jì)念對這方面工作貢獻(xiàn)較大的三位德國生物化學(xué)家：G. Embden，O. Meyerhof和J.K. Parnas。（一）糖酵解的化學(xué)反應(yīng)（Chemical reaction of glycolysis ）1己糖的磷酸化 這一階段是淀粉或己糖活化，將果糖活化為果糖-1，6-二磷酸，為裂解成2分子丙糖磷酸做準(zhǔn)備。2己糖磷酸的裂解 這個(gè)階段反應(yīng)包括己糖磷酸裂解為2分子丙糖磷酸，以及丙糖磷酸之間的相互轉(zhuǎn)化,它的己糖磷酸和丙糖磷酸也可能來自質(zhì)體。3ATP和丙酮酸的生成 這個(gè)階段葡萄糖氧化釋放能量，并形成ATP和NADH + H+，最終生成丙酮酸，因此這個(gè)階段也稱為氧化產(chǎn)能階段。由于底物的分子磷酸直接轉(zhuǎn)到ADP而形成ATP，所以一般稱之為底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）。根據(jù)上列反應(yīng)，糖酵解的反應(yīng)可歸納為：葡萄糖 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi2丙酮酸 +2NADH+2H+ +2ATP + 2H2O（二）糖酵解的生理意義二、發(fā)酵作用(fermentation)三、三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle）糖酵解進(jìn)行到丙酮酸后，在有氧的條件下，通過一個(gè)包括三羧酸和二羧酸的循環(huán)而逐步氧化分解，直到形成水和二氧化碳為止，故稱這個(gè)過程為三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle，簡寫為TCA環(huán)），這個(gè)循環(huán)是英國生物化學(xué)家HKrebs首先發(fā)現(xiàn)的，所以又名Krebs環(huán)（Krebs cycle）。三羧酸循環(huán)是在細(xì)胞中的線粒體高等植物的糖分解代謝途徑是多種的，既走糖酵解-三羧酸循環(huán)途徑，也可走戊糖磷酸途徑。呼吸鏈除了標(biāo)準(zhǔn)圖式外，還有抗氰呼吸等多條的電子傳遞途徑。植物體內(nèi)的氧化酶也是多種多樣的，各有特點(diǎn)。呼吸作用產(chǎn)生的電子和質(zhì)子沿著電子傳遞途徑傳到氧，結(jié)合形成水。與此同時(shí)也進(jìn)行氧化磷酸化，形成ATP，即電子傳遞給氧的過程中，消耗氧和無機(jī)磷酸，把能量積存于ATP中。呼吸作用是一個(gè)放能的過程，它逐步放出的能量，一部分以熱的形式第3頁教 學(xué) 內(nèi) 容小結(jié)內(nèi)進(jìn)行的。線粒體具有三羧酸循環(huán)各反應(yīng)的全部酶。（一）線粒體的結(jié)構(gòu)和功能(Strcture and function of mitochondrial)（二）丙酮酸的氧化脫羧CH3COCOOH + CoA-SH + NAD+ CH3COSCoA + CO2 + NADH + H+（三）三羧酸循環(huán)的化學(xué)歷程（The processes of tricarboxylic acid cycle）三羧酸循環(huán)可分為3個(gè)階段：檸檬酸的生成、氧化脫羧和草酰乙酸的再生。各階段反應(yīng)的內(nèi)容如下： 2CH3COCOOH + 8NAD+ + 2FAD + 2ADP + 2Pi + 4H2O 6CO2 + 2ATP + 8NADH + 8H+ + 2FADH2（四）三羧酸循環(huán)的生理意義四、戊糖磷酸途徑（pentose phosphate pathway，PPP）在高等植物中，還發(fā)現(xiàn)可以不經(jīng)過無氧呼吸生成丙酮酸而進(jìn)行有氧呼吸的途徑，就是戊糖磷酸途徑（pentose phosphate pathway，PPP），又稱已糖磷酸途徑（hexose monophosphate pathway，HMP）。（一）戊糖磷酸途徑的化學(xué)歷程戊糖磷酸途徑總的反應(yīng)是：6G6P+12NADP+7H2O 5G6P+6CO2+ Pi +12NADPH+12H+（二）戊糖磷酸途徑的生理意義（三）戊糖磷酸途徑的調(diào)控散失于環(huán)境中，其余則貯存在某些含有高能鍵（如特殊的