乙醇酸产生场所,乙醇酸生产工艺?

2023-06-01 23:41 • 阅读 146
大家好,关于乙醇酸产生场所很多朋友都还不太明白,今天小编就来为大家分享关于乙醇酸生产工艺的知识,希望对各位有所帮助!光呼吸的场所是什么? 光呼吸的场所分别在叶绿体、线粒体。光呼吸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,是光合作用一个损耗能量的副反应,绿色植物在光照条件

大家好,关于乙醇酸产生场所很多朋友都还不太明白,今天小编就来为大家分享关于乙醇酸生产工艺的知识,希望对各位有所帮助!

光呼吸的场所是什么?

光呼吸的场所分别在叶绿体、线粒体。

光呼吸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,是光合作用一个损耗能量的副反应,绿色植物在光照条件下的呼吸作用。

光呼吸氧化的有机物质 (即呼吸底物) 为乙醇酸, 乙醇酸是从同化CO2过程的中间产物转变而来的, 所以光呼吸与光合作用联系在一起,它只有在光照条件下才发生。

应用学科

生物化学与分子生物学(一级学科),新陈代谢(二级学科)光合作用和光呼吸过程中的碳流动示意图。C左边的数字代表该物质的量,右边的数字代表该物质的碳原子数。

例如12C3代表12摩尔的三碳化合物。其中两边的蓝色C5代表1,5-二磷酸核酮糖,红色C3代表3-磷酸甘油酸。可见,在光合作用中很快可以生成的3-磷酸甘油酸在光呼吸中要经过很多步才能生成。

光照条件下光呼吸进行的条件

①光呼吸氧化的有机物质 (即呼吸底物) 为乙醇酸, 乙醇酸是从同化CO2过程的中间产物转变而来的, 所以光呼吸与光合作用联系在一起,它只有在光照条件下才发生。

②光呼吸的速度随大气中氧气的浓度增加而不断增加, 而一般的呼吸作用在氧气浓度为2%左右时已达饱和。

③植物的光呼吸强弱也随CO2浓度而改变, CO2浓度低, 可促进乙醇酸的产生, 光呼吸作用就强, 反之就弱。

具体途径: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。

植物的光合作用

绿色植物光合作用是地球上最为普遍、规模最大的反应过程,在有机物合成、

蓄积太阳能量和净化空气,保持大气中氧气含量和碳循环的稳定等方面起很大作用

,是农业生产的基础,在理论和实践上都具有重大意义。

叶片是进行光合作用的主要器官,叶绿体是光合作用的重要细胞器。高等植物

的叶绿体色素包括叶绿素(a和b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素),它们分布在光合

膜上。叶绿素的吸收光谱和荧光现象,说明它可吸收光能、被光激发。叶绿素的生物

合成在光照条件下形成,既受遗传性制约,又受到光照、温度、矿质营养、水和氧气

等的影响。

光合作用包括光反应过程、光合碳同化二个相互联系的步骤,光反应过程包括原

初反应和电子传递与光合磷酸化两个阶段,其中前者进行光能的吸收、传递和转换,

把光能转换成电能,后者则将电能转变为ATP和NADPH2(合称同化力)这两种活跃的化学

能。活跃的化学能转变为稳定化学能是通过碳同化过程完成的。碳同化有C3、C4和CAM

三条途径,根据碳同化途径的不同,把植物分为C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途径

是所有的植物所共有的、碳同化的主要形式,其固定CO2的酶是RuBP羧化酶。C4途径和

CAM途径都不过是CO2固定方式不同,最后都要在植物体内再次把CO2释放出来,参与C3

途径合成淀粉等。C4途径和CAM途径固定CO2的酶都是PEP羧化酶,其对CO2的亲和力大于

RuBP羧化酶,C4途径起着CO2泵的作用;CAM途径的特点是夜间气孔***,吸收并固定CO2

形成苹果酸,昼间气孔关闭,利用夜间形成的苹果酸脱羧所释放的CO2,通过C3途径形成

糖。这是在长期进化过程中形成的适应性。

光呼吸是绿色细胞吸收O2放出CO2的过程,其底物是C3途径中间产物RuBP加氧形成的

乙醇酸。整个乙醇酸途径是依次在叶绿体、过氧化体和线粒体中进行的。C3植物有明显的

光呼吸,C4植物光呼吸不明显。

植物光合速率因植物种类品种、生育期、光合产物积累等的不同而异,也受光照、CO2

、温度、水分、矿质元素、O2等环境条件的影响。这些环境因素对光合的影响不是孤立的,

而是相互联系、共同作用的。在一定范围内,各种条件越适宜,光合速率就越快。

目前植物光能利用率还很低。作物现有的产量与理论值相差甚远,所以增产潜力很大。

要提高光能利用率,就应减少漏光等造成的光能损失和提高光能转化率,主要通过适当增加

光合面积、延长光合时间、提高光合效率、提高经济产量系数和减少光合产物消耗。改善光

合性能是提高作物产量的根本途径。

乙醇酸的制备

1.氯乙酸法

氯乙酸在碱性条件下水解得粗品,然后经甲醇酯化得羟基乙酸甲酯,蒸馏后再水解即得成品。

制备羟基乙酸的聚合物时,对羟基乙酸单体的纯度要求较高,否则得到的聚合物分子量较低,导致高纯度羟基乙酸的需求量逐年增长,在国内,高纯度的羟基乙酸还没有形成工业化规模生产,对羟基乙酸的合成进行研究是非常有意义的。 国内外合成羟基乙酸的 *** 主要有甘氨酸氧化法、氰化法、醛类羧化法、甲醛和甲酸甲酯偶联法、草酸电解法、氯乙酸水解法等。

甘氨酸氧化法成本较高,产物复杂;氰化法毒性太大,不安全;甲醛羧化法对反应条件要求苛刻,产品提纯困难,设备腐蚀严重;乙二醛羧化法原料成本太高;甲醛和甲酸甲酯偶联法收率低,催化剂分离回收困难;草酸电解法收率较低;通过对各种合成 *** 比较后确定了采用氯乙酸碱性水解法合成羟基乙酸的工艺路线,该工艺路线具有原料成本低、反应条件温和、工艺相对简单、对环境污染小等优点。水解合成后得到的是羟基乙酸的水溶液,其中含有大量的氯化钠和少量未水解的氯乙酸及其它杂质,采用减压蒸馏及有机溶剂萃取 *** 进行精制是比较适宜。 用高效液相色谱对羟基乙酸收率进行测定,用莫尔法对氯化钠的含量进行定量分析,用红外光谱和元素分析对最终产物进行鉴定。

2.高温高压法

由甲醛、一氧化碳和水反应制得。

3.氰化水解法

由甲醛和氢氰酸为原料,经加氰合成和酸性水解制得。

4.氰化钠法

以甲醛、氰化钠为原料,经加氰和酸性水解两步制得。

5.络合萃取分离

针对含2.5~5.0 mol·L-1羟基乙酸的羟基乙腈 *** 法水解液,采用三辛胺(TOA)、正辛醇和磺化煤油组成的萃取剂,在单级液-液萃取装置中通过实验考察了TOA体积百分数、油水两相体积比、萃取温度等条件对羟基乙酸在油水两相中分配系数的影响,并测定了该系统在25℃下的相平衡数据.红外光谱图分析结果表明:TOA对羟基乙酸络合萃取同时存在氢键缔合和离子缔合两种方式.基于质量作用定律,建立了表达该萃取过程的相平衡模型,对25℃的萃取平衡数据进行关联。

光呼吸的反应过程

光呼吸涉及三个细胞器的相互协作:叶绿体、过氧化物酶体和线粒体。整个过程可被看作由RuBP被加氧分解为2—磷酸乙醇酸和3—磷酸甘油酸开始,经过一系列的反应将两碳化合物磷酸乙醇酸生成3—磷酸甘油酸,后者进入卡尔文循环,可再次生成为RuBP。

而叶绿体内进行的是光呼吸开始和收尾的反应,过氧化物酶体内进行的是有毒物质的转换,而线粒体则将两分子甘氨酸合成为一分子丝氨酸,并释放一分子二氧化碳和氨。

在光呼吸过程中产生的氨,细胞能通过谷氨酰胺—谷氨酸循环快速固定再次利用高效回收,这个过程消耗一分子ATP和NADPH。

扩展资料:

绿色植物在光照条件下, 吸收氧气和释放CO₂的过程。它表明植物在进行光合作用的同时, 又进行呼吸作用。光呼吸的主要特点是:

①光呼吸氧化的有机物质 (即呼吸底物) 为乙醇酸, 乙醇酸是从同化CO₂过程的中间产物转变而来的, 所以光呼吸与光合作用联系在一起,它只有在光照条件下才发生。

②光呼吸的速度随大气中氧气的浓度增加而不断增加,而一般的呼吸作用在氧气浓度为2%左右时已达饱和。

③植物的光呼吸强弱也随CO₂浓度而改变, CO₂浓度低, 可促进乙醇酸的产生, 光呼吸作用就强,反之就弱。

在一般空气中(含CO₂0.03%左右,氧21%左右),C₃作物光呼吸所释放出来的CO₂量常常达到同化CO₂量的三分之一以上, 而C₄作物则很小。

光呼吸比碳固定要更费能量。在卡尔文循环中,每分子二氧化碳要耗费3分子ATP和2分子NADPH。假设要进行两回合的光呼吸,并联系卡尔文循环考虑,即2分子O₂加入,计算从二磷酸核酮糖回到二磷酸核酮糖的能量损耗。

首先是整个过程会释放出1分子二氧化碳,损耗3ATP和2NADPH。再有光呼吸过程中,甘油酸激酶和NH4+的再固定各消耗1ATP,后者还要一分子NADPH。而过程产生的3分子3-磷酸甘油酸变为3分子磷酸丙糖和再生成一分子二磷酸核酮糖。

前者需要3分子ATP和3分子,而后者需要约分子。考虑到过程中出现出现的热损耗,综上,为了平衡2分2的碳变化,细胞要消耗10.5ATP和6NADPH。

参考资料来源:百度百科——光呼吸

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(Tran *** inase)(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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