最新硕-第三讲植物的氧代谢幻灯片.ppt

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1、硕-第三讲植物的氧代谢活性氧的产生2011-10-27在植物体内，由于各种复杂酶类及电子载体的存在，可以使分子氧不受电子自旋限制，进行单价、双价、三价的还原，如：O2+e----O2.-O2+2e+2H+----H2O2O2+3e+3H+----H2O+.OH活性氧性质活泼,既可以植物强氧化剂,又可以作为还原剂参与许多生化过程,例:2O2.-+2H+----O2+H2O2线粒体活性氧产生的途径与部位电子漏：呼吸链电子传递过程中部分电子在途中发生泄露，并使O2以单价形式还原成O2.-的现象。O2O2O2.-O2.-AB线粒体活性氧产生的途径与部位呼

2、吸链O2.-的产生主要两个部位，一般部位B>A.电子漏：呼吸链电子传递过程中部分电子在途中发生泄露，并使O2以单价形式还原成O2.-的现象。电子漏减少了?的产生.ATP三、体内活性氧的转化植物体内的氧自由基可进行多价还原直接形成O2.-，.OH，H2O2等，也可以在体内相互转化。Fenton（1894）反应Fe2++H2O2Fe3++.OH+OH-Haber-Weiss（1934）反应O2.-+H2O2O2+.OH+OH-通过上述反应生成比O2.-氧化能力更强的.OH，正常情况下，不易发生Fenton反应，但当体内O2.-浓度增大或其他刺激因素存

3、在时，会促进.OH的产生。如：Fe3++O2.-O2+Fe2+Fe3++AH2.AH+H++Fe2+.OH是化学性质最活泼的活性氧，其作用特点是无专一性，几乎与生物体内所有物质反应，且反应快，使非自由基成为自由基，反应类型有氢抽提、加成与电子转移。第二节活性氧对植物的伤害衰老的自由基学说认为，衰老是氧伤害积累的结果，在正常情况下，植物生命过程潜伏氧伤害的累积，达一定程度即导致衰老死亡。逆境会加速活性氧的产生和积累，加速衰老。一、高浓度氧对幼苗生长的毒害例1：氧浓度：对照（空气）40%60%80%水稻幼苗生长量100%83%66%25%例2：吸涨水

4、稻种子培养于O2中，前3天：缓慢生长出胚根、胚芽可恢复第5天：根变褐，芽软化不可恢复第7天：凋萎死亡伤害作用不是O2直接引起，而是O2.-引起。第二节活性氧对植物的伤害例3：百草枯（除草剂，O2.-源）处理花生胚轴生长情况。百草枯抑制百草枯+SOD抑制剂DDC加重抑制百草枯+O2.-清除剂减轻抑制DDC:二乙基二硫代氨基甲酸钠第二节活性氧对植物的伤害二、氧自由基对细胞结构与功能的伤害主要部位：叶绿体、线粒体高氧环境1、叶绿体叶绿素降解，叶绿体发育受抑，结构破坏，光合能力下降。2、线粒体线粒体肿胀，嵴破坏，P/O比下降。三、活性氧启动膜脂过氧化作用

5、1、膜脂过氧化的自由基链式反应R....RHHOOHO-OO-O.OOO2HH+.OH是启动此反应的直接因子,而O2.-和H2O2可以通过Fenton和Haber-Weiss反应转化成.OH而诱发膜脂过氧化.三、活性氧启动膜脂过氧化作用2、膜流动性液晶态凝胶态相变温度提高流动性下降3、产物毒性MDA等直接引起细胞毒害，攻击蛋白质分子的氨基、游离氨基酸、核酸，使之发生交联、凝聚，变性，如形成脂褐色素（人体老年斑）。四、氧自由基对生物大分子的损伤1、蛋白质氨基酸侧基的修饰;肽键断裂;蛋白质交联;高级结构的破坏等.2、酶活性（1）使酶分子发生交联聚合；

6、（2）攻击巯基；（3）修饰酶的不饱和性氨基酸；（4）氧自由基与酶分子的金属离子起反应例：H2O2使CuZn-SOD的Cu2+还原成Cu+,使酶失活。四、氧自由基对生物大分子的损伤3、DNA剪切、降解、修饰。碱基修饰和单双链的断裂。降解产物可发生TBA显色反应。思考:为何加Fe2+可以加剧DNA的降解?第三节活性氧的清除系统一、酶系统第三节活性氧的清除系统一、酶类1、SOD氧代谢的关键酶,1938年Mann和Keitin在进行牛血红细胞分级分离时发现的,为淡蓝色含铜蛋白.1969年ＭｃＣｏｒｄ和Friidovich弄清了它催化发生歧化反应的性质,正

7、式将其命名为超氧化物歧化酶。O2.-+2H+O2+H2O2对热、酸、碱的稳定性是目前酶类中最好的一种，能抑制肾上腺素、邻苯二酚的自动氧化和氮蓝四唑的光下还原。分布，类型：CuZn-SOD：胞质，叶绿体。（3种SOD中含量最丰富，H2O2可使Cu/Zn-SOD失活）Mn-SOD：线粒体，细菌等原核生物Fe-SOD：叶绿体，细菌等原核生物第三节活性氧的清除系统1、SOD诱导酶，在胁迫条件下ＳＯＤ基因转录水平大幅提高，酶活性增加。常用抑制剂为DDC（Cu的螯合剂）。SOD与衰老SOD与抗性ＳＯＤ基因工程进展：几种ＳＯＤｃＤＮＡ已从植物中得到克隆并用来转

8、化不同的植物,最终获得ＳＯＤ活性增强的转基因植株。第三节活性氧的清除系统ＳＯＤ基因工程：在转基因烟草、苜蓿、土豆和棉花中,叶绿体ＳＯＤ的