光呼吸

概念

• 植物含叶绿体的细胞中发生的依赖光的消耗 O2 释放 CO2 的反应
• 在高 O₂ 环境下，细胞CO₂ 的同化受到抑制，同时释放大量 CO₂
• 存在的原因：Rubisco 在 $\text{ce}CO2$ 浓度低时发挥加氧酶活性

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反应过程：叶绿体基质

• Rubisco 发挥加氧酶活性，RuBP 和氧气生成 3-PGA 和磷酸乙醇酸，进而生成乙醇酸

$$RuBP+2O_2\to 2磷酸乙醇酸+2PGA$$ $$2磷酸乙醇酸+2H_{2}O\to 2乙醇酸+2Pi$$

• 在叶绿体中，吸收 O₂

反应过程：过氧化物酶体&线粒体

• 在过氧化物酶体内，乙醇酸被氧化为乙醛酸
  • 该过程由末端氧化酶催化，消耗 $\text{ce}O2$
• 乙醛酸转氨基生成甘氨酸
• 甘氨酸转移至线粒体，脱酸生成丝氨酸
• 丝氨酸返回过氧化物酶体，经转氨和还原生成甘油酸

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• 总反应式（只包括碳素流向）如下

$$2RuBP+3O_2\to 3PGA+C{O}_2$$

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意义

1. 减少损失：75%乙醇酸进入碳回收为 PGA，减少碳损耗
2. 保护叶绿体：消耗光合作用产生的过剩 ATP，避免光抑制的产生
3. 产生 CO2：产生少量 CO2 供卡尔文循环使用
4. 产生的 Gly，Ser 进入蛋白质的合成