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液相氧测定系统在光呼吸中的研究应用

光呼吸（Photorespiration）是所有进行光合作用的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是光合作用一个损耗能量的副反应。绿色植物在照光条件下的呼吸作用。特点是呼吸基质在被分解转化过程中虽也放出CO2，但不能转换成能量ATP，而使光合产物被白白地耗费掉。在黑暗条件下，呼吸过程能不断转换形成ATP，并把自由能释放出来，以供根系的吸收功能、有机物质的合成与运转功能以及各种物质代谢反应等等功能的需要，从而促进生命活动的顺利进行。所以光呼吸越强，光合生产率相对就低。根据大气氧浓度21%时的测定，茶树叶片的光呼吸强度为1.6±0.1mgCO2/dm2/h，比一般植物高。

光呼吸循环途径是在叶绿体、过氧化物体和线粒体三个不同的细胞器中进行的，其代谢的总结果是两分子的磷酸乙醇酸转化成一分子的磷酸甘油酸和一分子的CO2。绿色植物在光照下进行光合作用的同时，存在吸进氧气释放二氧化碳的现象。光呼吸的氧化底物是乙醇酸，乙醇酸产生于叶绿体。叶绿体进行光合作用固定二氧化碳时，有RuBP羧化酶一加氧酶参与反应，此酶既可催化RuBP的羧化反应，也可催化RuBP的加氧反应，其反应方向决定于CO2和O2浓度的高低，在CO2浓度相对较高时，有利于羧化反应，形成二分子磷酸甘油酸，促进光合循环的进行；当O2浓度相对较高时，促进加氧反应的进行，产生一分子磷酸甘油酸和一分子磷酸乙醇酸。后者脱磷酸而为乙醇酸，乙醇酸可就地直接氧化为乙醛酸，也可从叶绿体转移至过氧物酶体并在其中氧化为乙醛酸；乙醛酸在过氧物酶体内转化为甘氨酸；甘氨酸转入线粒体内并转化为丝氨酸，同时释放CO2，这是光呼吸的产物； 丝氨酸又可转回过氧物酶体中转变为羟基丙酮酸，经氧化为甘油酸； 甘油酸从过氧物酶体返回叶绿体后转化为磷酸甘油酸，进入C3循环，再次形成RuBP。①RuBP羧化酶；②RuBP加氧酶；③磷酸乙醇酸磷酸酶；④焦磷酸二羟乙基硫胺氧化酶(非酶促反应)；⑤乙醇酸氧化酶；⑥过氧化氢酶；⑦谷氨酸一乙醛酸氨基转移酶；⑧丝氨酸羟甲基转移酶；⑨氨基转移酶；⑩丝氨酸一乙醛酸；氨基转移酶(11)NADH羟基丙酮酸还原酶；(13)甘油酸激酶；(13)3-磷酸甘油酸磷酶酸；(14)可能为非酶促反应，光、Mn促进反应的进行。氧化剂可能是H2O2。

英国hansatech公司液相氧测定系统是一种高精度Clark氧电极，用于准确测定水溶液中溶解氧、H2、NO、PH的含量。由于它具有灵敏度高、反应快、可以连续测量、记录，能够追踪反应的动态变化过程等优点，因而在叶绿体及线粒体悬浮液的光合放氧和呼吸耗氧的研究上，在对某些耗氧或放氧的酶促反应的研究上，都得到了广泛的应用。用于研究植物组织如植物根系、芽、种子、果实、叶片等组织的呼吸速率和呼吸途径的变化，分析抗氰呼吸途径、细胞色素氧化酶途径、糖酵解途径、三羧酸途径的变化，进而分析植物抗逆性、组织的休眠和休眠解除等过程的变化。