植物呼吸链中乙醇酸代谢的细胞器是什么?
叶绿体
乙醇酸循环 glycolate pathway
乙醇酸循环 glycolate pathway 由N.E.Tolbert(1963)提出的,为绿叶内的)乙二醇酸的代谢途径。在乙醇酸代谢循环中,乙醇酸通过乙醇酸氧化酶[图(2)]的作用而变成乙醛酸。在这个氧化反应中,一分子的乙醇酸结合1/2分子的氧,然后乙醛酸通过转氨酶(Transminase)(3)的作用,变成甘氨酸。由此产生的两个分子的甘氨酸在转羟甲基酶(transhydroxymethylase)(4)的作用下生成一个分子的丝氨酸。在这个过程中,伴随一分子丝氨酸的生成而产生一分子的CO2。因此,作为起点的每一分子乙醇酸能发生1/2分子的CO2。丝氨酸进一步经由羟基丙酮酸酸和D-甘油酸变成3-磷酸甘油酸(PGA)。PGA在光照下通过还原型戊糖磷酸循环而用于糖的合成.Tolbert等认为,在光呼吸中O2的吸收和CO2的发生是分别通过反应(2)和反应(1)而进行的。许多研究者都认为乙醇酸氧化和光呼吸之间是密切相关的。但是由反应(4)产生的CO2,是代表了光呼吸CO2的发生,关于这一点也有许多不同见解。Tolbert等发现,酶(2)、(3)、(5)、(7)等的活性只局限于乙醛酸循环体(glyoxysome)上,但酶(4)的活性存在于线粒体中。基于这些见解,他们认为乙醇酸的循环是通过叶绿体和乙醛酸循环体及线粒体的协同作用而进行的。首先,在叶绿体中形成的乙醇酸,再转移到乙醛酸循环体上,在这里变成甘氨酸。甘氨酸又转移到线粒体上而变成丝氨酸。丝氨酸再回到乙醛酸循环体上,在这里变成甘油酸,甘油酸再转移到叶绿体上,而被用于糖的形成。乙醇酸是光合成初期的产物之一,因而它是从还原型戊糖磷酸循环的中间体而产生的,这一点是没有疑问的。现在关于乙醇酸的形成途径,认为是二羟基硫胺焦磷酸被氧化而变成乙醇酸和核酮糖-1,5-二磷酸(RuDP或RuBP),通过RuDP加氧酶的作用而变成磷酸乙醇酸和3-磷酸甘油酸,最后磷酸乙醇酸受磷酸脂酶作用而变成乙醇酸,在实验中证明,这两种形式的可能性都是存在的。
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乙醇酸净肤水就是一款热销产品,主打去角质的作用。乙醇酸用作化学分析试剂、有机合成原料,例如用于生产乙二醇、聚羟基乙酸、皮革染色剂、纤维染色剂、铜蚀剂、清净剂、鞣革剂、粘合剂、金属螯合剂、电镀药剂、焊接机配料和石油破乳剂等。2%乙醇酸与1%甲酸配成的混合液,是一种高效低成本的洗涤剂,适用于清洗空调机。
由于对皮肤具有较强的穿透性,乙醇酸也用于皮肤增白护理用品等化妆品中,用作去除死皮和汗毛的药剂。
乙醇酸(glycolic acid (hydroacetic acid or hydroxyacetic acid)),别名2-羟基乙酸、羟基乙酸,为羧酸类有机物,可用作分析试剂、有机原料等。
乙醇酸是一组知名化学品的统称,包括果酸或α-羟基酸。它是从蔗糖分离出来的,因此可以被视为天然产品。取自橙子和其他柑橘类水果的柠檬酸也可以归类为乙醇酸。
乙醇酸的工业用途包括除锈和去污,因此皮肤接触这种化学品(市场上销售的浓度通常高于70%)。
乙醇酸用途:
1、化学清洗:羟基乙酸70%溶液主要用作清洁剂,2%的羟基乙酸和1%的甲酸混合酸是一种效率高、成本低的清洗剂,可以用作空调、锅炉、电厂输送管道、冷凝器、热交换器等的主要清洗原料。
2、生物降解材料:广泛用于制备体内埋植型缓释药物系统、埋植型修复器械、生物吸收外科缝合线、人造骨胳和器官材料等,非常具有开发前景。聚乳酸和聚乙醇酸已成为新材料领域的开发重点。
3、杀菌剂:由于羟基乙酸含有羟基和羧基的特殊结构,可与金属阳离子通过配位键形成亲水螯合物,因此对铁氧化细菌的生长具有明显的抑制作用,可用作杀菌剂,还可用在多种矿石浮选中作抑制剂。
4、日用化工品:99%羟基乙酸是疗效较好的去除死皮和汗毛药剂,可合成抗皮肤衰老、美白化妆品原料果酸,可以达到保湿、滋润肌肤、促进表皮更新的功效。乙醇酸的分子量非常小,它可以有效地渗透皮肤毛孔,在短时间内解决皮肤老化,皱纹,黑斑,暗疮等问题,因此被医学美容界一致推崇。
5、电镀表面处理:乙醇酸还可用于电镀行业,乙醇酸钠盐、钾盐可用作电镀添加剂,也可作电镀研磨、金属酸洗、皮革染色和鞣制剂的绿色化工原料。乙醇酸也是化学镀镍的络合剂,具有耐腐蚀、反应快、光洁度好等优点,是提高化学镀镍质量的最好配剂原料。
另外,乙醇酸在纺织行业可以用于染整羊毛纤维及纤维素织品交联耦合剂或含羧基纤维织物的交联催化剂;还可用作粘接剂、石油破乳剂、焊接剂和涂料的配料及合成多种医药、农药和化学助剂等。
性质
乙醇酸为无色无味易潮解结晶。溶于水、乙醇和乙醚。工业品常为70%水溶液,淡黄色液体,有类似烧焦糖的气味。
乙醇酸纯品毒性较低;但由于其为强酸,具腐蚀性,与皮肤接触时会发生严重肿痛。相关工作人员需穿戴防护用具,生产设备需严格密闭,工作场所要求通风良好。
制备
乙醇酸可由氯乙酸在碱性条件下水解而得。通过先与甲醇酯化产生乙醇酸甲酯,再经蒸馏和水解而纯化。
用途
乙醇酸用作化学分析试剂、有机合成原料,例如用于生产乙二醇、聚羟基乙酸、皮革染色剂、纤维染色剂、铜蚀剂、清净剂、鞣革剂、粘合剂、金属螯合剂、电镀药剂、焊接机配料和石油破乳剂等。2%乙醇酸与1%甲酸配成的混合液,是一种高效低成本的洗涤剂,适用于清洗空调机。
由于对皮肤具有较强的穿透性,乙醇酸也用于皮肤增白护理用品等化妆品中,用作去除死皮和汗毛的药剂。
水稻喜欢在低湿的水田中生长。水田土壤一般含氧量很少,在20℃水中氧的含量最多也不过3.1%,渍水土壤中的氧含量更低。在这种嫌气条件下,土中含有各种还原物质如大量亚铁离子、有机酸甚至硫化氢等。这些物质对水稻根系呼吸和养分的吸收均有不同程度的抑制作用,严重时也会产生毒害。水稻为何能适应这样的生长环境呢?试验证明,水稻根部除能进行有氧呼吸外,还可以产生氧化力,能把根外土壤中的亚铁离子氧化为高铁而沉淀,由于根群附近土壤的氧化还原电位较高,所以不会产生H2S。正是由于根部能产生氧化力,在根外就能形成一层氧化圈。水稻生长初期,新根多,氧化力强,根外的氧化圈一般可达数毫米,土中亚铁在根外就被氧化而沉淀,所以根是白色的。以后新根逐渐衰老,根的氧化力随之减弱,根外的氧化圈缩小,亚铁就在根表面被氧化而沉淀,所以根呈赤褐色。正是由于水稻根部能产生氧化力,所以它能在缺氧而又含有大量亚铁离子以及其他有害的还原性物质的土壤中生长。
水稻根系分泌的氧过去认为是来自茎叶,经通气组织由扩散作用输入根部。但是,水稻根部分泌的氧要比扩散释放出的氧多得多。根据Mitsui等的研究,认为水稻根部有一条乙醇酸氧化途径,是根部产生氧化力的主要来源。用柱状层析分离水稻根中有机酸,发现不仅含有三羧酸循环所产生的有机酸,还有乙醇酸、甲酸和草酸。
水稻根系中有机酸的含量(%)
用标记14C-乙酸进一步试验证明,水稻根中有乙醇酸氧化酶,可将乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢,而乙醛酸在同一酶的作用下,可生成草酸。所生成的乙醛酸和草酸还能进一步氧化,分别生成甲酸和CO2。而且每一步骤都能生成H2O2,以后在根中的过氧化氢酶的作用下,生成O2。这是根部产生氧化力的主要来源。乙醇酸是由乙酸转变而来,也可能还有其他途径。
乙醇酸氧化过程虽然不能形成ATP,但可产生氧化力,避免根系受土壤中有害的还原性物质的危害,保证水稻根系正常呼吸和对养分的吸收。乙醇酸氧化酶只有在水稻、陆稻和稗草中能明显地观察到,而在大麦、紫花苜蓿、三叶草等植物中就不含此酶。
几种植物中乙醇酸氧化酶的活性
这就明确指出,乙醇酸代谢途径是水稻根部一条特殊的代谢途径。
14C-乙酸盐的比放射性所发现的水稻根内进行有机酸代谢的路径
乙二醇水溶性强,吸收后迅速分布于血液及组织液中,并很快在肝脏经乙醇脱水酶代谢为乙醇醛,再经乙醛脱水酶代谢为乙醇酸,乙醇酸经乙醇酸氧化酶氧化为乙醛酸。最后主要代谢物为草酸,也有部分为甲酸和马尿酸。
国内外对于乙二醇的研究结果一致认为其本身毒性较低,而其代谢产物毒性较高,对肾脏的毒性主要是由乙二醇氧化代谢物所致。Gordon列举出乙二醇的主要三种代谢产物乙醛酸、草酸和乳酸的毒性。乙醛酸能抑制糖酵解和三羧酸循环,刺激大脑;草酸可引起肾损伤和代谢性酸中毒,还可与钙离子结合形成草酸钙结晶,导致低钙血症,并沉积于肾、脑等处,造成肾、脑功能障碍;乳酸进一步加重酸中毒。
乙二醇能引起高草酸盐尿和草酸钙结晶沉积于肾一直被看作是肾损伤和肾结石的重要致病机制。综合国内外乙二醇与肾脏结石形成关系的研究,肾结石形成的可能机制是:①自由基和抗氧化酶共同作用机制;②结石基质蛋白和蛋白簇表达抑制剂共同作用机制;③单核.巨噬细胞趋化因子诱导草酸盐和草酸钙结晶致肾损伤机制。近年有学者相继发现乙二醇在导致肾损伤和肾结石的同时伴有一些过氧化合物酶及过氧化产物的增高,如脂质过氧化物酶、MDA(丙二醛)、半乳糖苷酶以及中性肽链内切酶。在乙二醇致大鼠肾结石形成过程中存在着氧化.抗氧化系统的失衡。乙二醇代谢产物早期随血液循环进入肾脏,产生活性氧,后期浸润到白细胞而使抗氧化酶活性水平减低,肾脏后期处于过氧化应激状态下,加重肾脏的损伤程度。
总之,乙二醇代谢物引起的急、慢性酸中毒和组织中草酸钙结晶沉积是乙二醇重要的毒性基础。
以上内容,希望对你有帮助。
乙醛酸,为醛酸之一。由乙醇酸在肝脏或叶的乙醇酸氧化酶作用下,或在叶中在乙醇酸氧化酶(依赖NAD+)作用下而产生。在肝脏或肾脏中甘氨酸及甲氨基(代)乙酸,在甘氨酸氧化酶作用下氧化也可产生。另外,瞟呤代谢的中间产物的尿囊酸在尿囊酸酶的作用下分解,产生尿素和乙醛酸。乙醛酸循环的中间产物异柠檬酸在裂解酶的作用下产生琥珀酸和乙醛酸,后者与乙酰CoA合成苹果酸。在微球菌属(Micrococcus)作为乙醛酸代谢的中间产物,与甘氨酸结合,经羟基天门冬氨酸而成草酰乙酸。在假单胞菌属(Pseudomonas)或大肠杆菌中,二分子缩合经酒石酸半醛而转变成甘油。在乙醛酸脱羧酶作用下脱羧则转变成蚁酸,在丝状菌中乙醛酸氧化可产生草酸。
化工上一般有两种制备方法:一、草酸电解法,草酸水溶液经电解还原,生成乙醛酸稀溶液,然后经蒸发、浓缩、冷冻、过滤逐渐提浓,最后得合格品包装。
二、乙二醛氧化法乙二醛在催化剂作用下经空气或氧气氧化,生成乙醛酸,然后经精制提纯得成品。另外,二氯乙酸与甲醇钠缩合得到二甲氧基乙酸钠,再用盐酸水解就生成乙醛酸。