呼吸作用的概念和生理意义

在高等植物中以这种形式形成的ATP只占一小 部分，糖酵解过程中有两个步骤发生底物水平 磷酸化：
(1) 甘油醛-3-磷酸被氧化脱氢，生成一个高 能硫酯键，再转化为高能磷酸键，其磷酸基团 再转移到ADP上，形成ATP。
(2) 2-磷酸甘油酸通过烯醇酶的作用，脱水 生成高能中间化合物(PEP)，经激酶催化转移 磷酸基团到ADP上，生成ATP。
解糖 酵
淀粉、蔗糖 磷酸己糖 磷酸丙糖
正常情况下PPP途径占呼吸
3%~30%，处于逆境时，PPP上
升，油料作物结实期PPP上升
磷酸戊糖
PPP途径
乳酸脱氢酶 乳酸（淹酸菜、泡菜、青贮饲料）
无
丙酮酸 氧
有
脂 肪
β
–氧化
氧
乙酰CoA
脱羧酶 乙 醛 有氧
乙醇
洒精发酵
乙酸（醋）
乙醛酸循环
琥珀酸
三羧酸循环
乙酸 乙醇酸 草酸 甲酸 乙醇酸循环
NADH
FMN Fe·S CoQ Cytb Fe·S Cytc1 Cytc Cytaa3 O
Fe·S
细胞色素氧
化酶P/O=3
FADH
二、氧化磷酸化
（一）磷酸化的概念及类型 • 生物氧化过程中释放的自由能，促使ADP形成ATP
的方式。一般有两种，即底物水平的磷酸化和氧化 磷酸化。
1.底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 指底物脱氢(或脱水）,其分子内部所含的能量重新 分布，即可生成某些高能中间代谢物，再通过酶促 磷酸基团转移反应直接偶联ATP的生成。
2. 无氧呼吸
是指生活细胞在无氧条件下，把某些有机 物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放 能量的过程。
二. 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
§4-2. 呼吸代 谢的生 化途径
图 4-3 植物体 内主要 呼吸代 谢途径 相互关 系示意 图
有机物在 生物活细胞中 所进行的一系 列传递氢和电 子的氧化还原 过程，称为生 物氧化 (biological oxidation)。
一、呼吸链的概念和组成
所谓呼吸链(respiratory chain)即呼吸电子传递链(electron transport chain)，是线粒体内膜上由呼吸传递体组成的电子传递 总轨道。氢传递体包括一些脱氢酶的辅助因子，主要有NAD＋、 FMN、FAD、CoQ等。它们既传递电子，也传递质子；电子传递 体包括细胞色素系统和某些黄素蛋白、铁硫蛋白。呼吸链传递体 传递电子的顺序是：代谢物→NAD+→FAD→CoQ→细胞色素系 统→O2。
4.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，因为只有氧 的存在，才能使NAD+和FAD在线粒体中再生， 否则TCA循环就会受阻。
5.该循环既是糖、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。
§4-3.电子传递与氧化磷酸化
细胞色素氧化酶和交替氧化酶都属 于线粒内末端氧化酶。
其它都属于线粒外末端氧化酶。
末端氧化酶的多样性
四、光合作用与呼吸作用的关系
1. ADP和NADP+在光合和呼吸中可共用。 2. 光合C3途径与呼吸PPP途径基本上正反 反应，中间产物可交替使用。 3. 光合释放O2 → 呼吸，
呼吸释放CO2 → 光合
质
细胞质
光照下才可发生
光下、暗处都可发生
§4-4 呼吸作用的指标及其影响因素
一. 呼吸作用的指标 二.呼吸商的影响因素 三.呼吸速率的影响因素
一. 呼吸作用的指标
概念
1. 呼吸速率(respiratory rate)
原料
产物
能量 转换
发生 部位 发生 条件
光合作用与呼吸作用的区别
光合作用
呼吸作用
CO2、H2O
O2、淀粉、己糖等有 机物
O2、淀粉、己糖、蔗糖等 有机物
CO2、H2O等
贮藏能量的过程
释放能量的过程
光能 电能 活跃的化学 稳定的化学能 活
能 稳定的化学能
跃的化学能
绿色细胞、叶绿体、细胞 生活细胞、线粒体、
过程。
ADP+Pi ATP
ADP+Pi ATP
NADH
FMN Fe·S CoQ Cytb Fe·S Cytc1 Cytc Cytaa3 O
Fe·S
细胞色素氧 ADP+Pi ATP 化酶P/O=3
FADH
电位
+++++++
------NADH
低浓度质子
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2H+
ADP+Pi
ATP
呼吸作用 2H+
2e-
CO2+H2O
中间代谢产物是合成糖类、脂类、蛋白 质和维生素及各种次生物质的原料
（三）三羧酸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.在每次循环中消耗2分子H2O。一分子用于柠 檬酸的合成，另一分子用于延胡索酸加水生 成苹果酸。水的加入相当于向中间产物注入 了氧原子，促进了还原性碳原子的氧化。
§4-1. 呼吸作用的概念和生理意义 §4-2.呼吸代谢的生化途径 §4-3.电子传递与氧化磷酸化 §4-4. 呼吸作用的指标及影响因素 §4-5. 呼吸作用与农业生产
§4-1. 呼吸作用的概念和意义
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。
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。
2H+
2e-
2H+
F1
1 2
O2
2e-
F0
2H+ 磷酸化
高浓度质子
图4-11 氧化磷酸化作用机理示意图
三、末端氧化酶类
末端氧化酶：能将底物所脱下的氢中的 电子最后传给O2，并形成H2O或H2O2的 酶类。
交替氧化酶：线粒体中还存在一种对氢 化物不敏感的氧化酶，可将电子传递给 O2，称为交替氧化酶，又称抗氢氧化酶。
在TCA循环中，由琥珀酰CoA形成琥珀酸时通 过底物水平磷酸化生成ATP。
2. 氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 是指 电子从NADH或FADH2经电子传递链传递给分 子氧生成水,并偶联ADP和Pi生成ATP的过程。 它是需氧生物合成ATP的主要途径。电子沿呼 吸链由低电位流向高电位是个逐步释放能量的