植物中的糖代謝及其相關(guān)酶

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1、第17卷第2期文山師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)Vol.17No.22004年6月JOURNALOFWENSHANTEACHERSCOLLEGEJun.2004植物中的糖代謝及其相關(guān)酶X羅玉(文山師范高等?？茖W(xué)校生化系,云南文山663000)【摘要】概述了糖在植物代謝、生長(zhǎng)、發(fā)育中的作用,總結(jié)了糖代謝相關(guān)反應(yīng)及相關(guān)的酶:如尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶、轉(zhuǎn)化酶、己糖激酶的亞細(xì)胞定位,酶學(xué)特性。論述了通過轉(zhuǎn)基因等手段探知的這些相關(guān)酶的生物學(xué)作用?！娟P(guān)鍵詞】糖代謝;尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶;轉(zhuǎn)化酶;己糖激酶【中圖分類號(hào)】Q493.4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)

2、碼】A【文章編號(hào)】1671-3303(2004)02-00155-05糖在植物的代謝、生長(zhǎng)、發(fā)育上是一個(gè)重要的、多重的角色。糖是光合作用的產(chǎn)物,又是呼吸作用的底物,它為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供碳骨架和能量,并能增強(qiáng)植物抗逆性。糖的代謝是整個(gè)生物代謝的中心,它勾通了蛋白質(zhì)代謝、脂類代謝、核酸代謝及次生物質(zhì)代謝。糖類的合成與分解影響細(xì)胞及溶液的滲透勢(shì),滲透勢(shì)的變化是氧份運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力之一,它會(huì)影響糖分的運(yùn)輸;滲透勢(shì)變化會(huì)影響水勢(shì)及水份的流動(dòng),從而影響氣孔開閉、花藥裂開等活動(dòng);滲透勢(shì)的變化影響植物抗協(xié)迫環(huán)境的能力。糖類的運(yùn)輸及分配勾通了源器官和庫(kù)器官。葉片光合作用合成的

3、糖分,通過韌皮部的裝載運(yùn)到庫(kù)端,卸載進(jìn)入庫(kù)細(xì)胞,為庫(kù)的生長(zhǎng)提供氧分。如花粉管的萌發(fā)、果實(shí)、種子的膨大與成熟。塊根、塊莖的膨大生長(zhǎng)。如果增大源端的裝載能力和庫(kù)端卸載能力,將有更多的光合產(chǎn)物合成并輸出進(jìn)入庫(kù)組織。這將大大增加作物的產(chǎn)量,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上很有意義。糖類的代謝及運(yùn)輸分配還會(huì)影響進(jìn)入庫(kù)細(xì)胞的糖及庫(kù)細(xì)胞貯存的糖的形式,從而對(duì)作物及果蔬的品質(zhì)產(chǎn)生影響,對(duì)中藥材的有效成份含量產(chǎn)生影響。例如水果中所含糖份的種類及比例是決定水果品質(zhì)、風(fēng)味的主要因素。馬鈴薯塊莖中非還原糖含量的高低,決定薯塊加工品質(zhì)的好壞。多糖常是中藥材中的有效成分,黃芪總多糖含量受糖代謝調(diào)控。近

4、年來,糖在植物中的作用最引人關(guān)注的方面是糖的信號(hào)功能。由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的普及應(yīng)用;突變體種類的增多及使用;還有糖類似物及抑制劑的使用,這些手段加快了糖信號(hào)的研究。植物中的糖感受蛋白對(duì)不同種類的糖感受,起始糖信號(hào),產(chǎn)生的糖信號(hào)在胞內(nèi)以各自不同的途徑進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo),最終調(diào)控許多相關(guān)基因的表達(dá)及酶活性。相關(guān)基因在時(shí)空上的差異表達(dá),導(dǎo)致了植物在代謝、生長(zhǎng)及發(fā)育方面的變化。更為復(fù)雜的是糖信號(hào)不僅是胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)的唯一信號(hào),它能與Ca信號(hào)系統(tǒng)、光敏素信號(hào)系統(tǒng)、N信號(hào)系統(tǒng)、激素信號(hào)系統(tǒng)交錯(cuò)匯通,形成胞內(nèi)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。調(diào)控植物的生長(zhǎng)、發(fā)育及對(duì)外界環(huán)境的反應(yīng)。逐步弄清與糖相關(guān)的代謝及

5、調(diào)控機(jī)制,在生產(chǎn)上將會(huì)產(chǎn)生重要的意義。本文先就植物中糖的相關(guān)代謝反應(yīng)及催化這些反應(yīng)的酶進(jìn)行概述。1糖代謝相關(guān)反應(yīng)及途徑X收稿日期:2003-12-20作者簡(jiǎn)介:羅玉(1966-),女,云南廣南人,生物學(xué)副教授,主要從事植物生理與分子生物學(xué)的研究工作。155?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第17卷文山師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)2004年第2期2糖代謝相關(guān)的酶2.1尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-Glucos

6、epyrophoshorglaseUGPase)與腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)馬鈴薯中RNA分析和免疫蛋白雜交結(jié)果表明:UGPase在根莖、地上莖、葉、愈傷組織,甚至懸浮培養(yǎng)細(xì)胞中均有分布,在根莖、地上莖中含量較多(spychallaJP、1994,sowokinosJK、1993),UGPase在植物的非光合作用組織,尤其是儲(chǔ)藏組織中含量較高。UG2Pase是合成多糖的關(guān)健酶,植物組織細(xì)胞中的UGPasa絕大多數(shù)分布在胞液里,馬鈴薯UGPaseCDNA中5‘起始密碼上游無轉(zhuǎn)導(dǎo)肽序列(KatsubeT、1990),暗示其合成后并不需要轉(zhuǎn)運(yùn),

7、說明此酶分布在胞液中,simeox等報(bào)道質(zhì)體中約有10%的UGPase。EimertK、在1996年報(bào)道,UGPase還與胞液中AGPase相偶聯(lián)形成ADPG,參與造粉體淀粉的合成。不同來源的UGPase的Mr介于30000—80000之間,馬鈴薯的UGPase有477個(gè)氨基酸。馬鈴薯UGPase在體內(nèi)可能有多種2+活化形式,包括單體、二體。UGPase發(fā)揮催化活性必須有二價(jià)陽離子作為輔酶,其中Mg最有效。UGPase在PH為6.5—9.0均有活性。在馬鈴薯中7.5—9.0是最適PH。馬鈴薯UGPase有5個(gè)lys殘基位點(diǎn),分別為lys263,lys32

8、9,lys367,lys409,lys410,lys367是維持其活性所必須的,