现代科技综述知识文库：植物的呼吸代谢.pdf

现代科技综述系列—— 植植物物的的呼呼吸吸代代谢谢 科技是人类区别于动物的重要文明之一， 是人类对自然规律研究 利用的学科。 本文提供对科技基本概念 “植物的呼吸代谢” 的解读，以供大家了解。 植植物物的的呼呼吸吸代代谢谢 呼吸代谢是植物的一个重要功能，在植物生理、生化 研究中倍受重视。 其研究范围包括：底物的氧化代谢、能量转换、电子 传递及其 其他代谢活动的关系。 早在19世纪初科学家们就已涉足这一领域，直至20世 纪40年代以前，以巴赫(Bax)为代表的大量工作限于呼 吸作用总过程即气体交换 末端氧化酶活动。 由于生理学 生物化学的发展，植物呼吸代谢的研究 在20世纪40～50年代初有了迅速的推进，对呼吸代谢 途径、中间代谢及其有关的酶系统与能量关系作了深 入研究。 有关工作在杰姆斯(W ．O ．James，1953) 的 《植物呼 吸作用》一书中有系统的总结 分析。 到20世纪50年代初，有关底物代谢途径的工作已基本 完成，作出了详细的代谢图。 1956年，汤佩松以底物水平代谢研究的证据为依据， 首先提出“呼吸代谢多途径”的观点，后为众多学者所 证实。 20世纪50年代中期，呼吸代谢的研究重点开始转向线 粒体结构、功能即电子传递及转能活性。 1965年以前，邦纳(W ．D ．Bonner)等就植物线粒体的 形态、膜的性质以及酶活性作了系统而详细的报道， 表明线粒体外膜有直径25～30×10 －10m 的微孔，可让 分子量较大的物质自由通过，其上还含有很多功能蛋 白。 线粒体内膜有很大的表面积，以折叠的形式包裹在外 膜内，膜上有呼吸链的全套酶系。 在内膜的内侧含有转能装置，用冰冻撕裂法在电镜下 可观察到洋葱根尖线粒体这一装置的实体，内外膜之 间含有调节细胞能量状态的腺苷酸激酶。 由内膜包围的衬质空间含有克雷布斯(Krebs)环的全套 酶系、线粒体半自主复制的基因组(A ． zagoloff 1970) 。 20世纪80年代，有人证明衬质中还含有大量的钙离 子，是细胞钙代谢的调节库。 兰斯等(C ．Lance1968)不少实验室对电子载体在内膜 上的定位及各自的光谱学特性进行的系统研究资料表 明，植物线粒体内膜上除有与动物相同的黄素蛋白、 铁硫蛋白、琥珀酸脱氢酶、UQ 、Cyto ．C 、cyto ．b及 cyto ．aa3外，还有动物线粒体内膜没有的NADH脱氢 酶 交替氧化酶存在。 1965年，邦纳证明植物线粒体能较好地氧化外源 NADH ；同年，莱林格(L ．A ．Lehninger)指出动物线 粒缺乏这一功能。 1973年，道斯(R ．Douce)等证明植物中有两个外源 DADH脱氢酶，其中一个位于线粒体外膜上， 动物 线粒体中对鱼藤酮不敏感的NADH －cyto ．c还原酶系 统相似，但它不是呼吸链的组成部分；另一个NADH 脱氢酶位于线粒体内膜外表面，为抗霉素A抑制，它的 充分活化需要Ca2+ ，Ca2+ 的作用是使其与内膜结合得 更为紧密( ．B ．Storey 1974) 。 艾丘默(H ．Ikuma 1964)等首次报道了绿豆线粒体中有 交替氧化酶存在；斯琼班(G ．R ．Schonbaum ，197 1) 等指出该酶的专一抑制剂为水杨酰氧肟酸(SHAM) 对 氯苯氧肟酸(CLAM) ；索洛莫斯( ．Solomos1977)测得 了该酶对O2 的Km值比细胞色素氧化酶高10倍。 法夫拉姆布等(H ．A ．Fairlamb ，1977) 的报道认为交替 氧化酶的活性中心含有一个Cu原子 一个Fe原子。 1978年，里奇(R ．P ．