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光呼吸和氧

快捷方式: 差异相似杰卡德相似系数参考

光呼吸和氧之间的区别

光呼吸 vs. 氧

光呼吸(photorespiration)是所有使用卡尔文循环进行碳固定的细胞该处“细胞”包括原核生物和真核生物,但并非所有这些细胞都能运行完整的光呼吸。详细请看概念辨析一节在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程。它是卡尔文循环中一个损耗能量的副反应。过程中氧气被消耗,并且会生成二氧化碳。如果光呼吸发生在进行光合作用的生物中,那么光呼吸会抵消约30%的光合作用。因此降低光呼吸被认为是提高光合作用效能的途径之一。但是人们后来发现,光呼吸有着很重要的细胞保护作用。 在光呼吸过程中,参与卡尔文循环的反应物1,5-二磷酸核酮糖(英文缩写为RuBP,本文中将简称为二磷酸核酮糖)和催化剂核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(英文缩写为RuBisCO,本文中将简称羧化/加氧酶)发生了与其在光合作用中不同的反应。光合作用中,二磷酸核酮糖在羧化/加氧酶的催化下与二氧化碳结合增加一个碳原子,再经过一系列反应,最终生成3-磷酸甘油酸。后者再经过部分卡尔文循环中的步骤,可再次重新生成为二磷酸核酮糖(插图1和插图2)。但光呼吸过程中,二磷酸核酮糖在羧化/加氧酶的催化下生成2-磷酸乙醇酸。 换言之,在羧化/加氧酶的作用下,二磷酸核酮糖参与了两种过程:生成能量获得碳素的卡尔文循环,以及消耗能量释放碳素的光呼吸。由此可见,光呼吸和卡尔文循环关系密切,它们之间的关系可以作一形象的理解:糖工厂内(行卡尔文循环的细胞)的葡萄糖生产线(卡尔文循环)因一部机器(1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶)构造不完善,一部分原材料(1,5-二磷酸核酮糖)不断被错误加工,产出次品(2-磷酸乙醇酸),虽然有一补救措施,可将次品重加工并再次投入生产线,但是整个过程却是非常费时费力的(参见下文)。这个错误加工和补救的过程就是光呼吸。 发生光呼吸的细胞需要三个细胞器的协同作用才能将光呼吸起始阶段产生的“次品”“修復”,耗时耗能。这也是早期光呼吸被人们称作“卡尔文循环中的漏逸”,“羧化/加氧酶的构造缺陷”的原因。有人提出,在农业上抑制光呼吸能促进植物生长。科学家在基因工程方面做出多种尝试,试求降低植物的光呼吸,促进植物成长,为世界粮食问题提供一种解决方案。但是后来科学家发现,光呼吸可消除多余的NADPH和ATP,减少细胞受损的可能,有其正面意义。又因为光呼吸与大气中氧气/二氧化碳比例联系非常紧密,科学家甚至认为可以通过控制陆地植物的数量,以控制地球大气氧气和二氧化碳的成分比。. 氧(IUPAC名:Oxygen)是一種化學元素,符號為O,原子序為8,在元素週期表中屬於氧族。氧屬於非金屬,是具有高反應性的氧化劑,能夠與大部分元素以及其他化合物形成氧化物。氧在宇宙中的總質量在所有元素中位列第三,僅居氫和氦之下。Emsley 2001, p.297在標準溫度和壓力下,兩個氧原子会自然鍵合,形成無色無味的氧氣,即雙原子氧()。氧氣是地球大氣層的主要成分之一,在體積上佔20.8%。地球地殼中近一半的質量都是由氧和氧化物所組成。 氧是細胞呼吸作用中重要的元素。在生物體中,主要有機分子,如蛋白質、核酸、碳水化合物和脂肪等,還有組成動物外殼、牙齒和骨骼的無機化合物,都含有氧原子。生物體絕大部分的質量都由含氧原子的水組成。光合作用利用陽光的能量把水和二氧化碳轉化為氧氣。氧氣的化學反應性強,容易與其他元素結合,所以大氣層中的氧氣成分只能通過生物的光合作用持續補充。臭氧()是氧元素的另一種同素異構體,能夠較好地吸收中紫外線輻射。位於高海拔的臭氧層有助阻擋紫外線,從而保護生物圈。不過,在地表上的臭氧屬於污染物,為霧霾的副產品之一。在低地球軌道高度的單原子氧足以對航天器造成腐蝕。 卡爾·威廉·舍勒於1773年或之前在烏普薩拉最早發現氧元素。約瑟夫·普利斯特里亦於1774年在威爾特郡獨立發現氧,因為其成果的發表日期較舍勒早,所以一般被譽為氧的發現者。1777年,安東萬-羅倫·德·拉瓦節進行了一系列有關氧的實驗,推翻了當時用於解釋燃燒和腐蝕的燃素說。他也提出了氧的現用IUPAC名稱「oxygen」,源自希臘語中的「ὀξύς」(oxys,尖銳,指酸)和「-γενής」(-genes,產生者)。這是因為命名之時,人們曾以為所有酸都必須含有氧。許多化學詞彙都在清末傳入中國,其中原法文元素名「oxygène」被譯為「養」,後譯為「氱」,最終演變為今天的中文名「氧」。 氧的應用包括暖氣、內燃機、鋼鐵、塑料和布料的生產、金屬氣焊和氣割、火箭推進劑、及航空器、潛艇、載人航天器和潛水所用的生命保障系統。.

之间光呼吸和氧相似

光呼吸和氧有(在联盟百科)15共同点: 卡爾文循環希腊语三磷酸腺苷二氧化碳呼吸呼吸作用光合作用線粒體真核生物过氧化氢葡萄糖臭氧蛋白质氧气氨基酸

卡爾文循環

卡爾文循環(Calvin cycle,或簡稱卡氏循環,又译作开尔文循环)是由美國加州大學伯克利分校梅爾文·卡爾文(Melvin Ellis Calvin,1911/04/08-1997/01/08)、安德魯·本森和詹姆士·巴沙姆 3 人發現。梅爾文·卡爾文於1961年獲得諾貝爾化學獎。卡爾文循環是光合作用裡碳反應的一部分,反應場所為葉綠體內的基質,分為三個階段:羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生。 卡爾文循環是一種類似克雷伯氏循環的新陳代謝過程,其可使起始物質以分子的形態進入和離開這循環後發生再生。碳以二氧化碳形態進入,並以糖的形態離開。整個循環是利用ATP作為能量來源,並以降低能階的方式來消耗NADPH,如此以增加高能電子來製造糖。其製造出來的碳水化合物並不是葡萄糖,而是一種稱為3-磷酸甘油醛的三碳糖。為了要合成1摩尔這種碳,整個循環過程必須發生3次的取代作用,將3摩尔的二氧化碳固定。.

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希腊语

希臘語(Ελληνικά)是一种印歐語系的语言,广泛用于希臘、阿尔巴尼亚、塞浦路斯等国,与土耳其包括小亚细亚一帶的某些地区。 希臘语言元音发达,希臘人增添了元音字母。古希臘語原有26个字母,荷马时期后逐渐演变并确定为24个,一直沿用到現代希臘語中。后世希腊语使用的字母最早发源于爱奥尼亚地区(今土耳其西部沿海及希腊东部岛屿)。雅典于前405年正式采用之。.

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三磷酸腺苷

三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP;也称作腺苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸)在生物化學中是一种核苷酸,作为細胞内能量传递的“分子通货”,储存和传递化学能。ATP在核酸合成中也具有重要作用。它也是RNA序列中的鳥嘌呤二核苷酸,在DNA進行轉錄或複製時可做為替補。.

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二氧化碳

二氧化碳(IUPAC名:carbon dioxide,分子式:CO2)是空氣中常見的化合物,由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成。空氣中有微量的二氧化碳,約佔0.04%。二氧化碳略溶於水中,形成碳酸,碳酸是一種弱酸。 在二氧化碳分子中,碳原子的成键方式是sp杂化轨道与氧原子成键。碳原子的两个sp杂化轨道分别与两个氧原子生成两个σ键。碳原子上两个没有参加杂化(混成)的p轨道与成键的sp杂化轨道成90°的直角,并同氧原子的p轨道分别发生重叠,故缩短了碳氧键的间距。 二氧化碳平均约占大气体积的400ppm,不過每年因為人為的排放增加,比率還在逐步上升。2018年4月大氣二氧化碳月均濃度超過410ppm,為過去80萬年來最高。大气中的二氧化碳含量随季节变化,这主要是由于植物生长的季节性变化而导致的。当春夏季来临时,植物由于光合作用消耗二氧化碳,其含量随之减少;反之,当秋冬季来临时,植物不但不进行光合作用,反而制造二氧化碳,其含量随之上升。 二氧化碳常壓下為無色、無味、不助燃、不可燃的氣體。二氧化碳是一種溫室氣體。二氧化碳的濃度自1900年至2016年11月增長了約127ppm。.

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呼吸

呼吸(breathing),生物的一種生理現象,為一種生物細胞的生化作用(稱作「呼吸作用」)所呈現出來的外在生理現象,動物及植物皆有。一般人的認知,則是指高等生物,尤其是人類利用肺部吸入與呼出空氣的過程。不過也有一些動物用其他器官進行氣體交換,例如魚類的鳃以及节肢动物的氣門。 呼吸是維持生物體生存需要的生理學呼吸中的一部份。氧氣動物需要空氣供給細胞新陳代謝和製造能量的來源,能量通常是透過動物所攝取中的食物澱粉所製成的葡萄糖。而把葡萄糖轉化為能量的方法有兩種,一為有氧呼吸(大部分的動物、昆蟲、細菌)和無氧呼吸(少部分的細菌)。有氧呼吸是把氧氣分子轉化為二氧化碳,從中獲取所需的能量。 而呼吸的另一個重要的部份為循環系統把二氧化碳排放掉再把新的氧氣由血液送到需要的細胞。氣體交換是在肺的肺泡中由氣體粒子被動擴散所達成的,所以不需要使用能量。當氣體溶於血液中時,左心臟把血液打到全身體各個細胞。由於肺泡呼吸的表面需要易於空氣的穿越,所以表面並不是完全乾燥的,由所產生的液體,讓表面濕介而增加空氣的穿透力,所以呼吸會導致水分的流失,尤其是排放二氧化碳的時候。 人類的許多輔助功能也和呼吸有關,例如說話、表達情緒(笑、打哈欠)、自主 维护活动(咳嗽和打喷嚏等),而不能由皮膚排汗的動物也需要透過喘气進行體溫調節。.

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呼吸作用

呼吸作用,又称為细胞呼吸(Cellular respiration),是生物体细胞把有机物氧化分解並转化能量的化學过程,也稱為釋放作用。无论是否自养,细胞内完成生命活动所需的能量,都是来自呼吸作用。真核細胞中,粒線體是與呼吸作用最有關聯的胞器,呼吸作用的幾個關鍵性步驟都在其中進行。 呼吸作用是一種酶促氧化反应。雖名為氧化反應,不論有否氧气参与,都可称作呼吸作用(這是因為在化學上,有電子轉移的反應過程,皆可稱為氧化)。有氧气参与時的呼吸作用,稱之為有氧呼吸;没氧气参与的反應,則称为无氧呼吸。 呼吸作用的目的,是透過釋放食物裡之能量,以製造三磷酸腺苷,即細胞最主要的直接能量供應者。呼吸作用的氢與氧的燃燒,但兩者間最大分別是:呼吸作用透過一連串的反應步驟,一般的一次性釋放。在呼吸作用中,三大营养物质:碳水化合物、蛋白质和脂質的基本组成单位──葡萄糖、氨基酸和脂肪酸,被分解成更小的分子,透過數個步驟,将能量转移到还原性氢(化合价为0的氢)中。最後經過一連串的電子傳遞鏈,氢被氧化生成水;原本貯存在其中的能量,則转移到ATP分子上,供生命活动使用。.

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光合作用

光合作用是植物、藻類等生產者和某些細菌,利用光能把二氧化碳、水或硫化氢變成碳水化合物。可分为產氧光合作用和不產氧光合作用。 植物之所以称为食物链的生产者,是因为它们能够透过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量,其能量轉換效率約為6%。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物所贮存的能量,效率为10%左右。對大多數生物來説,這個過程是賴以生存的關鍵。而地球上的碳氧循环,光合作用是其中最重要的一环。.

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線粒體

--(mitochondrion)是一种存在于大多数真核细胞中的由两层膜包被的细胞器,直径在0.5到10微米左右。除了溶组织内阿米巴、篮氏贾第鞭毛虫以及几种微孢子虫外,大多数真核细胞或多或少都拥有线粒体,但它们各自拥有的线粒体在大小、数量及外观等方面上都有所不同。这种细胞器拥有自身的遗传物质和遗传体系,但因其基因组大小有限,所以线粒体是一种半自主细胞器。线粒体是细胞内氧化磷酸化和合成三磷酸腺苷(ATP)的主要场所,为细胞的活动提供了化学能量,所以有“細胞的發電站”(the powerhouse of the cell)之称。除了为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。 英文中的“线粒体”(mitochondrion,复数形式为“mitochondria”)一词是由希腊语中的“线”(“μίτος”或“mitos”)和“颗粒”(“χονδρίον”或“chondrion”)组合而成的。在“线粒体”这一名称出现前后,“粒体”“球状体”等众多名字曾先后或同时被使用。这些现在已不再继续使用的名称包括:blepharoblast、condriokont、chondriomite、chondrioplast、chondriosome、chondrioshere、filum、fuchsinophilic granule、interstitial body、körner、fädenkörner、mitogel、parabasal body、plasmasome、plastochondria、plastome、sphereoplast和vermicle等(按首字母在英文字母表中的顺序排列),其中“chondriosome”(可译为“颗粒体”)直至1982年仍见诸欧洲各国的科学文献。.

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真核生物

真核生物(学名:Eukaryota)是其细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称,它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。 真核生物与原核生物的根本性区别是前者的细胞内含有细胞核,因此以真核来命名这一类细胞。许多真核细胞中还含有其它细胞器,如粒線體、叶绿体、高尔基体等。 由于具有细胞核,因此真核细胞的细胞分裂过程与没有细胞核的原核生物也大不相同。 真核生物在进化上是单源性的,都属于三域系统中的真核生物域,另外两个域为同属于原核生物的细菌和古菌。但由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因相关性上具有一定相似性,因此有时也将这两者共同归于新壁總域演化支。 科學家相信,從基因證據來看,真核生物是細菌與古菌的基因融合體,它是某種古菌與細菌共生,異種結合的產物。.

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过氧化氢

过氧化氢,分子式H2O2,是除水外的另一种氢的氧化物。粘性比水稍微高,化学性质不稳定,一般以30%或60%的水溶液形式存放,其水溶液俗称双氧水。过氧化氢有很强的氧化性,且具弱酸性。.

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葡萄糖

葡萄糖(法语、德语、英語:glucose;又称血糖、玉米葡糖、玉蜀黍糖)是自然界分布最广、且最为重要的一種单糖。 因為擁有6個碳原子,被歸為己糖或六碳糖。葡萄糖是一种多羟基醛,分子式為C6H12O6。其水溶液旋光向右,故亦称“右旋糖”。葡萄糖在生物学领域具有重要地位,是活細胞的能量來源和新陳代謝的中间产物。植物可通过行光合作用產生葡萄糖。.

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臭氧

臭氧(分子式为O3)是氧气(O2)的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的淺蓝色气体。英文臭氧(Ozone)一词源自希腊语ozon,意为“嗅”。 臭氧主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中,含量約50ppm。它吸收对人体有害的短波紫外线,防止其到达地球。O2經紫外光照射而得。在大氣層中,氧分子因高能量的輻射而分解為氧原子(O),而氧原子與另一氧分子結合,即生成臭氧。臭氧又會與氧原子、氯或其他游離性物質反應而分解消失,由於這種反覆不斷的生成和消失,乃能使臭氧含量維持在一定的均衡狀態,而大氣中約有90%的臭氧存在於離地面15到50公里之間的區域,也就是平流層,在平流層的較低層,即離地面20到30公里處,為臭氧濃度最高之區域,是為臭氧層,臭氧層具有吸收太陽光中大部分的紫外線,以屏蔽地球表面生物,不受紫外線侵害之功能。.

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蛋白质

蛋白质(protein,旧称“朊”)是大型生物分子,或高分子,它由一个或多个由氨基酸残基组成的长链条组成。氨基酸分子呈线性排列,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被改變原子的排序而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,发挥某一特定功能。 与其他生物大分子(如多糖和核酸)一样,蛋白质是地球上生物体中的必要组成成分,参与了细胞生命活动的每一个进程。酶是最常见的一类蛋白质,它们催化生物化学反应,尤其对于生物体的代谢至关重要。除了酶之外,还有许多结构性或机械性蛋白质,如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白,以及细胞骨架中的微管蛋白(参与形成细胞内的支撑网络以维持细胞外形)。另外一些蛋白质则参与细胞信号传导、免疫反应、细胞黏附和细胞周期调控等。同时,蛋白质也是动物饮食中必需的营养物质,这是因为动物自身无法合成所有氨基酸,动物需要和必须从食物中获取必需氨基酸。通过消化过程将蛋白质降解为自由氨基酸,动物就可以将它们用于自身的代谢。.

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氧气

氧气(Oxygen, Dioxygen,分子式O2)是氧元素最常见的单质形态,在空气中按体积分数算大约占21%,在标准状况下是气体,不易溶于水,密度比空气略大,氧气的密度是1.429g/L 。不可燃,可助燃。.

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氨基酸

胺基酸是生物學上重要的有機化合物,它是由胺基(-NH2)和羧基(-COOH)的官能團組成的,以及一個側鏈连到每一個胺基酸。胺基酸是構成蛋白質的基本單位。賦予蛋白質特定的分子結構形態,使他的分子具有生化活性。蛋白質是生物体內重要的活性分子,包括催化新陳代謝的酶(又称“酵素”)。 不同的胺基酸脱水缩合形成肽(蛋白質的原始片段),是蛋白質生成的前.

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上面的列表回答下列问题

光呼吸和氧之间的比较

光呼吸有78个关系,而氧有308个。由于它们的共同之处15,杰卡德指数为3.89% = 15 / (78 + 308)。

参考

本文介绍光呼吸和氧之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问: