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《植物与植物生理》第四单元教学子单元3：光合作用微课件4光呼吸汇报人：郭振升光呼吸的概念

光呼吸是指绿色细胞在光下吸收O2与释放CO2的过程。光呼吸的发现可以追朔到1920年Warburg报告的氧对光合作用的抑制。光呼吸主要存在与C3植物中,C4植物中很弱。

1920年瓦伯格在用小球藻做实验时发现，O2对光合作用有抑制作用，这种现象被称为瓦伯格效应(Warburgeffect)。这实际上是氧促进光呼吸的缘故。

1.光呼吸产生的原因

Rubisco是一种兼性酶，具有催化羧化反应和加氧反应两种功能。其催化方向取决于CO2和O2的分压。当CO2分压高而O2分压低时,RuBP与CO2经此酶催化生成2分子的PGA，进行光合作用；反之,则RuBP与O2在此酶催化下生成1分子PGA和1分子磷酸乙醇酸(C2化合物),后者在磷酸乙醇酸酯酶的作用下变成乙醇酸，是光呼吸的底物，进入C2途径。光呼吸与光合作用是密切联系的。光呼吸在叶绿体与过氧化体中吸收氧气，在线粒体中放出CO2。光呼吸是一个氧化过程，被氧化的底物是乙醇酸。RuBP[O2][CO2]Rubisco3-PGA+磷酸乙醇酸乙醇酸C2—cycle23—PGAC3—cycle叶绿体乙醇酸过氧化体乙醛酸甘氨酸（吸收O2）线粒体甘氨酸丝氨酸（放出CO2）2.光呼吸的生化历程光呼吸途径及其在细胞内的定位①Rubisco;②磷酸乙醇酸磷酸酯酶;③乙醇酸氧化酶;④谷氨酸乙醛酸转氨酶;⑤丝氨酸乙醇酸转氨酶;⑥甘氨酸脱羧酶;⑦丝氨酸羟甲基转移酶;⑧羟基丙酮酸还原酶;⑨甘油酸激酶3.光呼吸的生理功能1）回收碳素，维持C3光合碳循环的运转。2）防止O2对碳同化的抑制，减轻Warburg效应。3）防止强光对光合机构的破坏。4）消除乙醇酸5）氮代谢的补充

在叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低时,光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用,以维持C3光合碳循环的运转。通过C2碳氧化循环可回收乙醇酸中3/4的碳素(2个乙醇酸转化1个PGA,释放1个CO2)。Warburg效应，即氧抑光合效应。光呼吸消耗了O2，提高了RuBPcase的活性，有利于光合作用的进行。3.光呼吸的生理功能1）回收碳素，维持C3光合碳循环的运转。2）防止O2对碳同化的抑制，减轻Warburg效应。3）防止强光对光合机构的破坏。4）消除乙醇酸5）氮代谢的补充在强光下,光反应中形成的同化力会超过暗反应的需要,叶绿体中NADPH/NADP、ATP/ADP的比值增高,由光激发的高能电子会传递给O2,形成超氧阴离子自由基O2－,O2－对光合机构具有伤害作用,而光呼吸可消耗过剩的同化力和高能电子,减少O2－的形成,从而保护光合机构。乙醇酸对细胞有毒害作用,它的产生在代谢中是不可避免的。光呼吸是消除乙醇酸的代谢,使细胞免受伤害。光呼吸代谢中涉及多种氨基酸（甘

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