anfaldh与ccfaldh基因的克隆及其在甲醛代谢中的功能研究

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1、AnFALDH与CcFALDH基因的克隆及其在甲醛代谢中的功能研究第1章绪论1.1甲醛危害甲醛通过使组织活性氧增加、脂质过氧化反应以及与生物大分子间相互作用使机体发生损伤。1956年Harman提出自由基学说[1]，认为衰老是由自由基引起的组织随机毒害的结果。细胞在正常生理代谢过程中会产生一系列活性氧，它们构成细胞的助氧化系统，同时细胞还存在抗氧化系统，在正常情况下，助氧化系统和抗氧化系统保持动态平衡。有研究表明，园林植物在受到大气污染后其叶绿素及叶绿素a/b的含量会出现明显变化，因此可以通过叶绿素

2、的含量来判断植物对有害气体的抗性强弱。气态甲醛会对植物体干物质的量产生影响，使植物干物质的量减少。王佳佳等对3种木本植物进行甲醛熏蒸，结果显示常春藤、一品红和杜鹃三种植物在甲醛浓度为0.5mgm-3的条件下，经过24h、72h和120h后植物干物质的量一直呈下降趋势[2]。于洋等通过熏蒸法研究观赏植物对甲醛的抗性，在甲醛含量分别为0.5mgm-3、0.7mgm-3和0.9mgm-3的条件下熏蒸72h后，紫鹅绒、芦荟和冷水花三种观赏植物干物质的量呈减少趋势[3]。气态甲醛能够破坏叶绿素，使植物中叶绿素

3、含量降低。通过对常春藤、一品红、杜鹃、紫鹅绒、芦荟、冷水花、吊兰、绿萝、君子兰、绿萝、金边虎尾兰、玉树、大花惠兰等植物进行气体甲醛熏蒸时，发现所有植物的叶绿素含量在甲醛处理之后均呈现出不同程度减少，减少的幅度可以反应植物对甲醛的抗性能力。魏梅红等在研究甲醛对芦荟SOD活性影响时发现，芦荟体内SOD活性与甲醛的增加量呈正相关性，陈段芬等以绿萝、亮丝草、火鹤、虎尾兰和非洲菊为试验材料，分别用1.0mgm-3和5.0mgm-3浓度的甲醛对这5种材料进行熏蒸，结果显示用1.0mgm-3浓度甲醛处理时，只有绿

4、萝SOD活性下降，其他四种基本保持不变；用5.0mgm-3浓度甲醛处理时，只有亮丝草的SOD活性上升，其他4种植物SOD活性均下降。陈段芬等认为亮丝草在甲醛处理后体内SOD活性逐渐升高，说明亮丝草属于甲醛吸收多、耐性强的花卉。林丽仙等用甲醛处理虎尾兰，检测SOD活性时发现SOD活性先呈上升趋势，随后下降，下降到刚开始时的水平，最后达到平稳状态，证明植物自身对甲醛存在调控作用。赵辉等通过试验发现，1.0mg/m3甲醛能使常春藤、金边虎尾兰和吊兰三种植物的SOD活性水平提高。1.2生物代谢甲醛的研究甲醛

5、作为亲电试剂，能够与生物体内亲核化合物发生反应，对所有的生物来说甲醛都具有很高的毒性[15]。原核生物和真核生物均可利用C1化合物生长，甲醛代谢是生物体C1代谢中重要的一环：在生物体C1代谢中，C1化合物首先被氧化成甲醛，进一步氧化成CO2并产生能量；同时甲醛也能被同化，被用作生物合成的原料[16]。生物体通过不同的甲醛解毒途径来应对内源与外界环境中甲醛的毒害[17-22]。在甲基营养酵母Candidaboidinii中，部分甲醛直接与木酮糖-5-磷酸反应，在磷酸二羟丙酮合成酶（DAS）的催化下产生

6、二羟基丙酮和甘油醛-3-磷酸。DAS是一种以木酮糖-5-磷酸和甲醛为底物的依赖于硫胺素的转酮酶[23]。甲基营养细菌可以与多种只含一碳化合物为生长必须的碳源。在能量代谢过程中甲醇，甲烷，甲胺等一碳化合物首先都要转化为甲醛。在甲基营养细菌中存在三种甲醛同化途径，即核酮糖单磷酸途径（RuMP）、丝氨酸途径和核酮糖二磷酸途径（RuBP）[17]。按照系统发生和生理差异分类，不同类型甲基营养菌分别拥有上述一种甲醛同化途径[24]。在RuMP途径中，甲醛固定到D-核酮糖-5-磷酸（Ru5P）形成D-3-己酮糖

7、-6-磷酸（Hu6P），随后异构化形成D-果糖-6-磷酸（F6P）。上述反应受到两个关键酶的催化作用：HPS（6-磷酸-3-己酮糖合成酶，EC4.1.2.43）和PHI（6-磷酸-3-己酮糖异构酶，EC5.3.1.27）。在该途径中，甲醛的受体核酮糖-5-磷酸通过连续的反应后进行再生。在丝氨酸途径中，在丝氨酸羟甲基转移酶的催化作用下甲醛与甘氨酸形成丝氨酸。随后经过与乙醛酸的转氨基作用，产生甘氨酸和羟基丙酮。在上述反应中完成甲醛的固定作用，随后羟基丙酮进入另一循环，完成进一步碳的固定[25]。第2章A

8、nFALDH在真菌甲醛代谢中的作用2.1引言甲醛是一种广泛应用于医药和粮食生产以及食品加工领域的高活性化合物，也是工业生产中的主要原材料[58]。在工业制造中经常用到甲醛作为合成复杂化合物的原材料，利用甲醛能够生产尿素甲醛树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、聚甲醛塑料等，这些材料被广泛应用于化工行业。在工业生产中，甲醛类污染物的排放对生物的影响尤其值得人们警惕。甲醛极易溶于水和大多数有机溶剂，能够通过接触刺激组织。甲醛通过DNA-DNA和DNA-蛋白质交联导致细胞毒性[59