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1、第17卷第2期文山师范高等专科学校学报Vol.17No.22004年6月JOURNALOFWENSHANTEACHERSCOLLEGEJun.2004植物中的糖代谢及其相关酶X罗玉(文山师范高等专科学校生化系,云南文山663000)【摘要】概述了糖在植物代谢、生长、发育中的作用,总结了糖代谢相关反应及相关的酶: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、转化酶、己糖激酶的亚细胞定位,酶学特性。论述了通过转基因等手段探知的这些相关酶的生物学作用。【关键词】糖代谢;尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶;转化酶;己糖激酶【中图分类号】Q493.4【文献标识
2、码】A【文章编号】1671-3303(2004)02-00155-05糖在植物的代谢、生长、发育上是一个重要的、多重的角色。糖是光合作用的产物,又是呼吸作用的底物,它为植物的生长发育提供碳骨架和能量,并能增强植物抗逆性。糖的代谢是整个生物代谢的中心,它勾通了蛋白质代谢、脂类代谢、核酸代谢及次生物质代谢。糖类的合成与分解影响细胞及溶液的渗透势,渗透势的变化是氧份运输的动力之一,它会影响糖分的运输;渗透势变化会影响水势及水份的流动,从而影响气孔开闭、花药裂开等活动;渗透势的变化影响植物抗协迫环境的能力。糖类的运输及分配勾通了源器官和库器官。叶片光合作用合成的
3、糖分,通过韧皮部的装载运到库端,卸载进入库细胞,为库的生长提供氧分。如花粉管的萌发、果实、种子的膨大与成熟。块根、块茎的膨大生长。如果增大源端的装载能力和库端卸载能力,将有更多的光合产物合成并输出进入库组织。这将大大增加作物的产量,对农业生产上很有意义。糖类的代谢及运输分配还会影响进入库细胞的糖及库细胞贮存的糖的形式,从而对作物及果蔬的品质产生影响,对中药材的有效成份含量产生影响。例如水果中所含糖份的种类及比例是决定水果品质、风味的主要因素。马铃薯块茎中非还原糖含量的高低,决定薯块加工品质的好坏。多糖常是中药材中的有效成分,黄芪总多糖含量受糖代谢调控。近
4、年来,糖在植物中的作用最引人关注的方面是糖的信号功能。由于转基因技术的普及应用;突变体种类的增多及使用;还有糖类似物及抑制剂的使用,这些手段加快了糖信号的研究。植物中的糖感受蛋白对不同种类的糖感受,起始糖信号,产生的糖信号在胞内以各自不同的途径进行转导,最终调控许多相关基因的表达及酶活性。相关基因在时空上的差异表达,导致了植物在代谢、生长及发育方面的变化。更为复杂的是糖信号不仅是胞内转导的唯一信号,它能与Ca信号系统、光敏素信号系统、N信号系统、激素信号系统交错汇通,形成胞内复杂的调控网络。调控植物的生长、发育及对外界环境的反应。逐步弄清与糖相关的代谢及
5、调控机制,在生产上将会产生重要的意义。本文先就植物中糖的相关代谢反应及催化这些反应的酶进行概述。1糖代谢相关反应及途径X收稿日期:2003-12-20作者简介:罗玉(1966-),女,云南广南人,生物学副教授,主要从事植物生理与分子生物学的研究工作。155©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第17卷文山师范高等专科学校学报2004年第2期2糖代谢相关的酶2.1尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-Glucos
6、epyrophoshorglaseUGPase)与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)马铃薯中RNA分析和免疫蛋白杂交结果表明:UGPase在根茎、地上茎、叶、愈伤组织,甚至悬浮培养细胞中均有分布,在根茎、地上茎中含量较多(spychallaJP、1994,sowokinosJK、1993),UGPase在植物的非光合作用组织,尤其是储藏组织中含量较高。UG2Pase是合成多糖的关健酶,植物组织细胞中的UGPasa绝大多数分布在胞液里,马铃薯UGPaseCDNA中5‘起始密码上游无转导肽序列(KatsubeT、1990),暗示其合成后并不需要转运,
7、说明此酶分布在胞液中,simeox等报道质体中约有10%的UGPase。EimertK、在1996年报道,UGPase还与胞液中AGPase相偶联形成ADPG,参与造粉体淀粉的合成。不同来源的UGPase的Mr介于30000—80000之间,马铃薯的UGPase有477个氨基酸。马铃薯UGPase在体内可能有多种2+活化形式,包括单体、二体。UGPase发挥催化活性必须有二价阳离子作为辅酶,其中Mg最有效。UGPase在PH为6.5—9.0均有活性。在马铃薯中7.5—9.0是最适PH。马铃薯UGPase有5个lys残基位点,分别为lys263,lys32
8、9,lys367,lys409,lys410,lys367是维持其活性所必须的,
