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技術(shù)文章

AsA-GSH循環(huán)|生化指標(biāo)

閱讀:119          發(fā)布時間:2024-11-19

AsA-GSH循環(huán),即抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán),是植物體內(nèi)一個重要的抗氧化防御體系。該循環(huán)由抗壞血酸(AsA,維生素C)、谷胱甘肽(GSH)、以及一系列抗氧化酶(如APX、DHAR、MDHAR、GR等)和其他非酶的抗氧化活性物質(zhì)共同構(gòu)成。這些成分在植物細(xì)胞內(nèi)協(xié)同作用,有效清除自由基,維護(hù)細(xì)胞的正常生理功能。

AsA-GSH循環(huán)主要存在于植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和葉綠體中。在這些位置,循環(huán)中的酶和抗氧化劑能夠高效地清除由光合作用或其他代謝過程產(chǎn)生的自由基。值得注意的是,葉片中的谷胱甘肽還原酶(GR)約80%存在于葉綠體中,20%存在于細(xì)胞質(zhì)中,而只有很少一部分存在于線粒體中。這種分布特點(diǎn)使得GR能夠在葉綠體中更有效地催化NADPH還原GSSG生成GSH,從而維持細(xì)胞內(nèi)GSH/GSSG比值的穩(wěn)定。

功能與重要性

  1. 清除自由基:AsA-GSH循環(huán)能夠高效清除植物細(xì)胞內(nèi)的自由基,如過氧化氫(H2O2)等,從而保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷。

  2. 維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性:AsA和GSH作為還原型物質(zhì),能夠維持細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性,防止其因氧化而變性或失活。

  3. 保護(hù)生物膜系統(tǒng):該循環(huán)能夠保護(hù)生物膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性,防止膜脂過氧化和膜功能的喪失。

  4. 增強(qiáng)植物抗逆性:在逆境條件下(如干旱、鹽脅迫等),AsA-GSH循環(huán)能夠增強(qiáng)植物的抗逆性,幫助植物抵御外界不良環(huán)境的侵害。

循環(huán)過程與機(jī)制

在AsA-GSH循環(huán)中,各組分協(xié)同作用,形成一個高效的抗氧化系統(tǒng)。具體過程如下:

  1. APX的作用:以AsA為反應(yīng)底物,將H2O2還原成H2O,同時AsA被氧化形成脫氫抗壞血酸(DHA)。

  2. DHAR的作用:在脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)的催化作用下,DHA被還原為AsA,從而完成AsA的再生。

  3. GR的作用:作為谷胱甘肽氧化還原循環(huán)的關(guān)鍵酶之一,GR催化NADPH還原氧化型谷胱甘肽(GSSG)生成GSH,有助于維持體內(nèi)GSH/GSSG比值的穩(wěn)定。

  4. 非酶抗氧化劑的作用:AsA和GSH作為非酶抗氧化劑,在循環(huán)中能夠直接清除自由基,并與其他抗氧化酶協(xié)同作用,共同維護(hù)細(xì)胞的氧化還原平衡。

以下是AsA-GSH循環(huán)的常規(guī)測定指標(biāo):

還原型抗壞血酸(AsA)/維生素C含量

  • 定義:維生素C(Vitamin C)又稱抗壞血酸(AsA),是一種含6個碳的α-酮基內(nèi)酯的弱酸。

  • 功能:抗壞血酸是多種生物功能所必需的非酶化合物,可消除和平衡ROS的產(chǎn)生,促進(jìn)植物的多種生理功能,如光合作用過程。在植物發(fā)育中,抗壞血酸在細(xì)胞分裂、滲透壓調(diào)節(jié)、激素生物合成以及作為酶輔助因子方面發(fā)揮著重要作用。

  • 測定意義:通過測定還原型抗壞血酸的含量,可以了解植物在應(yīng)對非生物脅迫時,AsA-GSH循環(huán)系統(tǒng)的抗氧化能力及其保護(hù)機(jī)制。

抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性

  • 定義:抗壞血酸過氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)是植物清除活性氧(ROS)的重要抗氧化酶。

  • 分布:存在于植物細(xì)胞中的葉綠體、細(xì)胞質(zhì)、線粒體、過氧化物酶體、基質(zhì)、類囊體等不同區(qū)域。

  • 功能:在維持植物體內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用。

  • 測定意義:通過測定APX的活性,可以了解植物在逆境下清除ROS的能力,以及AsA-GSH循環(huán)系統(tǒng)中APX的作用及其調(diào)節(jié)機(jī)制

還原型谷胱甘肽(GSH)含量

  • 定義:還原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH)是由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成的一種三肽。

  • 功能:參與體內(nèi)三羧酸循環(huán)及糖代謝,使人體(或植物體)能夠獲得高能量。能激活多種酶,如巰基酶-輔酶等,從而促進(jìn)糖類、脂肪及蛋白質(zhì)代謝。能參與體內(nèi)氧化還原過程,和過氧化物及自由基結(jié)合,保護(hù)細(xì)胞膜中巰基的蛋白質(zhì)和含巰基酶不被破壞。

  • 測定意義:通過測定還原型谷胱甘肽的含量,可以了解植物在應(yīng)對非生物脅迫時,GSH作為抗氧化劑的作用及其保護(hù)機(jī)制。

谷胱甘肽還原酶(GR)活性

  • 定義:谷胱甘肽還原酶(Glutathione reductase,GR)是廣泛存在于真核和原核生物中的一種黃素蛋白氧化還原酶。

  • 功能:催化NADPH還原GSSG生成GSH,有助于維持體內(nèi)GSH/GSSG比值。在氧化脅迫反應(yīng)中對活性氧清除起關(guān)鍵作用,同時參與抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)途徑。

  • 測定意義:通過測定GR的活性,可以了解植物在逆境下維持GSH/GSSG比值的能力,以及GR在AsA-GSH循環(huán)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)作用。


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