比较不同呼吸代谢路线特点及相互关系[1]3

比较不同呼吸代谢途径特点及相互关系

一、植物以糖为例的呼吸代谢途径有四种：

糖酵解途径（EMP）

戊糖磷酸途径（PPP或HMP）

三羧酸循环途径（TCA)

无氧呼吸途径

二、对各途径作简短介绍:

1. 糖酵解途径：发现的历史经过： 1897年，德国生化学家 E.毕希纳发现离开活体的酿酶具有活性以后,极大地促进了生物体内糖代谢的研究。酿酶发现后的几年之内，就揭示了糖酵解是动植物和微生物体内普遍存在的过程。英国生理学家A。V。希尔，德国的生物化学家O.迈尔霍夫、O。瓦尔堡等许多科学家经历了约20年,从每一个具体的化学变化及其所需用的酶、辅酶以及化学能的传递等各方面进行探讨,于1935年终于阐明了从葡萄糖（6碳）转变其中乳酸(3碳）或酒精（2碳）经历的12个中间步骤,并且阐明在这过程中有几种酶、辅酶和ATP等参加反应。糖酵解亦称为EMP，是为纪念三位德国生物化学家。

主要受三种限速酶调节：己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶，它们催化的反应基本上都是不可逆的。上述三个限速酶中，起决定作用的是催化效率最低的6-磷酸果糖激酶。

糖酵解定义：糖类分解为丙酮酸并释放能量的过程.发生于细胞质中。

2. 戊糖磷酸途径:磷酸戊糖途径是在动物、植物和微生物中普遍存在的一条糖的分解代谢途径，但在不同的组织中所占的比重不同。如动物的骨胳肌中基本缺乏这条途径，而在乳腺、脂肪组织、肾上腺皮质中,大部分葡萄糖是通过此途径分解的。在生物体内磷酸戊糖途径除提供能量外，主要是为合成代谢提供多种原料。如为脂肪酸、胆固醇的生物合成提供NADPH；为核苷酸辅酶、核苷酸的合成提供5-磷酸核糖；为芳香族氨基酸合成提供4—磷酸赤藓糖.此途径生成的四碳、五碳、七碳化合物及转酮酶、转醛酶等，与光合作用也有关系。因此磷酸戊糖途径是一条重要的多功能代谢途径。

另外，该途径被由葡萄糖-6-磷酸脱氢酶催化的起始反应控制，此酶的活性显著的被高的NADPH/NADP+比率抑制.即NADPH/NADP+比例增高,酶活性被抑制；NADPH/NADP+比例降低，酶活性被激活

3. 二战期间，当时很多科学家在研究食物在体内究竟是如何变成水和二氧化碳的这一课题。但是对当时发现的各种中间物质（A、B、C、D、G、F)之间的相互生成关系各执一词。由于战争，逃亡到英国的德国科学家克雷布斯将其他科学家的数据仔细整理了一番，结果发现食物在体内是按F、G、A、B、C、D、E这样一个顺序变化的。再仔细了解从A到F这些化学物质，发现E和F之间断了链。如果E和F之间存在一种X物质，那么，这条食物循环反应链就完整了。于是他全力寻找X物质.4年后终于查明，X物质就是如今放在饮料中作为酸味添加剂的柠檬酸.他完成了食物的循环链，并且将它命名为柠檬酸循环。克雷布斯的循环理论解释了食物在体内进入柠檬酸循环后，按照A、B、C、D、E、X、F、G的顺序循环反应，最终氧化成二氧化碳和水。克雷布斯是最早发现这一三羧酸循环途径的,并于1953年获得诺贝尔生理学医学奖。

4。无氧呼吸，指生物细胞内有机物进行的不完全的氧化。这个过程没有氧分子参与，其氧化后的不完全氧化产物主要是酒精。在高等植物中常将无氧呼吸称为发酵。其不完全氧化产物为酒精时，称为酒精发酵；为乳酸则称乳酸发酵.在缺氧条件下，只能进行无氧呼吸，暂时维持其生命活动。无氧呼吸最终会使植物受到危害，其原因，一方面可能是由于有机物进行不完全氧化、产生的能量较少。于是，由于巴斯德效应，加速糖酵解速率，以补偿低的ATP产额。随之又会造成不完全氧化产物的积累，对细胞产生毒性；此外,也加速

了对糖的消耗,有耗尽呼吸产物的危险。

三、四种呼吸代谢途径特点之比较:

四、相互关系：

1、三者间自身内在关系：糖酵解是无氧呼吸和三羧酸循环的基础，为无氧呼吸和三羧酸循环提供反应底物丙酮酸。糖酵解提供一些能量供生命体需要，三羧酸循环提供生命活动的主要能量，且是物质代谢的枢纽，将各种有机体代谢联系起来,戊糖磷酸途径产生大量NADPH,为细胞各种合成反应提供主要的还原力，该途径的中间产物为许多重要化合物合成提供原料。

2、三者在大环境下关系：植物靠多条呼吸代谢途径的相互联系和制约，构成一复杂的、调节自如的物质代谢网,使植物在多变的环境条件下，顺利地氧化呼吸基质来提供生命活动所需的物质和能量。使植物在逆境下仍可以短时间存活，不至于有一条途径受阻就活不了。由于戊糖磷酸途径与糖酵解和三羧酸循环途径酶系完全不同，在糖酵解，三羧酸循环途径受阻时，戊糖磷酸化途径可代行正常的有氧呼吸,并有较高的能量转化效率。在植物感病、干旱、受伤或合成脂肪代谢旺盛时，戊糖磷酸途径在呼吸中的比重上升。