Integration of Carbon and Nitrogen Metabolism in Plant and Algal Cells

Abstract

CONTENTS INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578 AN APPROACH TO STUDy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 579 PHYSIOLOGICAL EVIDENCE OF INTERACTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SSO CARBON REQUIREMENTS FOR NITROGEN ASSIMILATION .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . ... . . . . . . . . . . . . . . 581 Photosynthetic Carbon Fixation.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583 Anapleurotic Carbon Fixation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 585 The Source ofZ·Oxoglutaratefor Glutamate Synthesis ......... .... . ........ ... . . . . . 585 REGULATION OF CARBON FLOW TO THE TCA CYCLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586 Phosphoenolpyruvate Carboxylase ......... . ... ......... . ......... ... ........ 586 Pyruvate Kinase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586 Pyruvate Dehydrogenase Complex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . .. . . . . . . 587 Phosphofructokinase and Pyrophosphate Fructose-6-phosphate I-Phosphotransferase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 587 Fructose-l,6-bisphosphatase . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . .... . . . . . . . . . . . .. . ... . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 588 Sucrose Phosphate Synthetase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . 589 Starch Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . 589 A MODEL FOR ACTIVATION OF RESPIRATORY CARBON FLOW TO NITROGEN ASSIMILATION ....... . . . . . .. . .. . ... . 590 ENERGY CONSIDERATIONS . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591 The Enzymes of NitraTe Reduction ... . . . . . 591 Cytosolic Reductant Supply....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592 Energy Supply in the Plastid . . . . . . ........ ....... ........ ....... 593 ATP Supply ......... ...... ......... 595 REGULATION IN DIFFERENT SYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596