植物呼吸及代谢的研究 Ⅴ.水稻幼苗亚细胞颗粒的氧化途径

本文报导了关于4天水稻黄化幼苗地上部的亚细胞颗粒氧化丙酮酸的途径的研究。下述结果证明在其中有三羧酸循环运行:1.琥珀酸、α-酮基戊二酸能迅速地被氧化,柠檬酸、苹果酸、延胡索酸以顺序降低的速率为此颗粒制剂氧化。2.丙酮酸的氧化能为催化量的琥珀酸所引发,说明有缩合酶的活性存在。3.琥珀酸的氧化能为丙二酸所抑制。α-酮基戊二酸的氧化能为亚砷酸钠所抑制,并且此被抑制的耗氧可借加入琥珀酸而得到恢复。4.氧化产物的纸上层析鉴定表明:琥珀酸能转化为延胡索酸、苹果酸和异柠檬酸;α-酮基戊二酸能转化为琥珀酸、延胡索酸和苹果酸。对亚细胞制剂及组织匀浆所作异柠檬酸酶及苹果酸合成酶的活性鉴定指出,在水稻幼苗氧化丙酮酸的途径中,乙醛酸循环可能与三羧酸循环同时存在。     

敲除aceE基因对猪链球菌丙酮酸代谢的影响

【目的】探究缺失编码丙酮酸脱氢酶蛋白的aceE基因对猪链球菌生长特性、三羧酸循环和丙酮酸代谢的影响。【方法】通过测量菌液的OD600值,绘制野生型菌株与aceE基因缺失突变株的生长曲线;利用试剂盒测定三羧酸循环和丙酮酸代谢旁路中乙酰CoA、琥珀酸CoA、延胡索酸、草酰乙酸、丙酮酸、乳酸和ATP的含量,通过荧光定量qRT-PCR确定柠檬酸合酶基因、苹果酸脱氢酶基因、琥珀酸脱氢酶基因、异柠檬酸脱氢酶基因、丙酮酸脱羧酶基因、乳酸脱氢酶基因、乙醇脱氢酶基因和乙醛脱氢酶基因的表达水平。【结果】与野生株相比,菌株ΔaceE在平台期OD600值下降;添加1g/L乙酸盐能够显著提升菌株ΔaceE平台期OD600值。菌株ΔaceE的丙酮酸含量上升,ATP含量下降;三羧酸循环代谢中乙酰CoA、琥珀酸CoA、延胡索酸含量降低;柠檬酸合酶基因和苹果酸脱氢酶基因表达水平上升,琥珀酸脱氢酶基因和异柠檬酸脱氢酶基因表达水平下调;在丙酮酸代谢旁路中丙酮酸脱羧酶基因、乳酸脱氢酶基因、乙醇脱氢酶基因和乙醛脱氢酶基因表达水平上升。【结论】结果显示,菌株ΔaceE三羧酸循环活性降低,虽然能够通过PDH旁路将部分丙酮酸分解为乙...     

光滑球拟酵母中α-酮戊二酸脱氢酶系生理作用解析

[目的]研究α-酮戊二酸脱氢酶系在光滑球拟酵母碳代谢流、能量代谢和氨基酸代谢中的生理作用.[方法]通过敲除光滑球拟酵母中编码α-酮戊二酸脱氢酶系中E1酶的基因kgd1,构建α-酮戊二酸脱氢酶活性缺失菌株T.glabrata kgd1::kan,并考察KGDH缺失引起TCA循环关键酶活性,碳代谢流量以及胞内氨基酸和能荷水平等方面的变化.[结果]光滑球拟酵母中α-酮戊二酸脱氢酶活性的缺失导致:(1)细胞启动乙醛酸途径,通过形成TCA-乙醛酸循环实现TCA循环的正常代谢;(2)胞内NADH/NAD+水平下降33.7%,ATP/ADP水平下降31.8%,而与NADH代谢相关的丙酮酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶的活性分别提高58.1%、33.3%和32.5%;(3)胞内丙酮酸含量下降50.1%,而胞内琥珀酸、苹果酸和α-酮戊二酸含量则分别增加了172.7%、66.1%和41.1%;(4)丙酮酸族氨基酸含量下降29.3%,而胞内谷氨酸族氨基酸和天冬氨酸族氨基酸含量则提高了34.7%和26.8%.[结论]上述研究结果表明,α-酮戊二酸脱氢酶系在微生物细胞中心碳代谢、能量代谢和氨基酸代谢中发挥着重要作用.     

菠萝叶片中有机酸含量、转氨酶和脱氢酶活性的昼夜变化

研究了菠萝叶片中苹果酸、柠檬酸、草酰乙酸、α－酮戊二酸和草酸等有机酸和转氨酶、脱氢酶活性的昼夜变化。结果表明,除了草酸外,其他４种有机酸的含量都呈白天降低晚上增高的趋势。有机酸的含量在上午９∶００时有最高值,下午１８∶００时有最低值。苹果酸、柠檬酸、草酰乙酸、α－酮戊二酸和草酸的昼夜最大差值分别为１４０、６１、３１．８、８．２和６．７ｍｍｏｌ·ｋｇ－１ＦＷ。异柠檬酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶活性的昼夜变化与有机酸的趋势一致,白天降低晚上增高。可溶性蛋白和游离氨基酸含量以及谷草转氨酸、谷丙转氨酶活性在下午１８∶００时有最高值,凝胶电泳显示菠萝叶片中有新的蛋白带出现。     

植物呼吸及代谢的研究 Ⅵ.乙酸在水稻幼苗中的利用

以[2-C~(14)]-乙酸饲喂水稻黄化幼苗,研究了乙酸在体内的呼吸途径。从饲喂试验获得了以下结果:1.以80%酒精提取萌发5天的水稻幼苗,将提取液通过阴离子交换树脂 AmberliteIRA-400,收集洗脱液进行纸上层析。从层析谱上得到异柠檬酸、柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、延胡索酸及苹果酸。结果表明在水稻幼苗中存在着三羧酸循环的中间成分。2.以[2-C~(14)]乙酸饲喂水稻幼苗,经过不同时间2至40或60分钟保温,立即以80%热酒精提取。提取液通过阳离子交换树脂 Zerolite 225及阴离子交换树脂 AmberliteIRA-400,以分离出有机酸、氨基酸及糖三类化合物。这三类化合物放射性强度的测量结果表明,放射性最初只在有机酸中出现,随后为氨基酸,而糖类几乎始终不出现放射性。3.从饲喂乙酸的水稻幼苗提取液中分离出的有机酸,用阴离子交换树脂 Zerolite FF进行柱层析,分部收集各种有机酸,浓缩并测量其放射性强度。结果表明柠檬酸、异柠檬酸、琥珀酸、延胡索酸及苹果酸均被 C~(14)标记上。当饲喂乙酸时,同时加入丙二酸,则乙酸渗入到有机酸的总量降至50%以下,而标记琥珀酸的放射性强度却相对增加,纸层析谱的放射自显影也证明有琥珀酸的积累。4.从不同时间饲喂乙酸所分离出的有机酸,其放射性强度测量结果表明,2分钟标记琥珀酸出现最多,至10分钟后,苹果酸和柠檬酸同时随之增加,纸层析谱的放射自显影也证实了这点。5.当饲喂乙酸时,同时加入亚砷酸钠或α,α′-联呲啶,则乙酸的利用受到不同程度的抑制,分别为68%及44%,而 C~(14)渗入琥珀酸的量只分别受到46%及29%的抑制,即施用抑制剂后仍有相当数量标记琥珀酸的积累。6.氨基酸的纸层析及放射性强度结果表明,天门冬氨酸及谷氨酸的放射性分别占氨基酸总放射性的17%和20%。饲喂乙酸时加入丙二酸,C~(14)渗入氨基酸下降50%以上,由此亦可见乙酸最早渗入到与三羧酸循环有直接联系的氨基酸中。7.从上述实验结果可以得出结论,在水稻整体幼苗中存在着三羧酸循环。同时根据短时间饲喂乙酸首先出现大量标记琥珀酸以及亚砷酸钠和α,α′联呲啶抑制后仍有较大量琥珀酸积累的事实,可以认为乙酸的利用除了主要通过三羧酸循环以外,还可能通过乙醛酸循环及二羧酸循环等途径。     

尿素对热带假丝酵母Candida tropicalis合成长链二元酸途径的调节 Ⅱ.几个关键酶活力的消长

前文已报道尿素及尿素结构类似物对长链二元酸的合成酶系既有抑制作用,也有阻遏作用,从而调节了长链二元酸的合成。本文进一步从离体酶系探索过量尿素对热带假丝酵母在烃类氧化过程中有关三羧酸循环,乙醛酸循环,呼吸链,ω和β氧化等几个关键酶活力的消长关系。实验结果证明,过量尿素(0.2%)以上培养菌体的三羧酸循环三个主要脱氢酶,苹果酸脱氢酶,琥珀酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶(NADP)的比活力分别为正常尿素(0.1%)培养菌体的5.3、3.0、1.7倍。乙醛酸循环关键酶,异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶分别为正常尿素培养物的2.6和2.8倍。另一方面当尿素过量时ω-氧化酶系活力极微,而β-氧化酶系活力大大提高,以致长链二元酸难以积累。另外过氧化氢酶活力在过量尿素存在时也有显著提高。而谷氨酸脱氢酶、NADH氧化酶和由NAD连结的异柠檬酸脱氢酶在两种菌体内无明显差别。     

TCA循环中间产物对酿酒酵母胞内代谢关键酶活性的影响

对酿酒酵母在添加苹果酸、柠檬酸和琥珀酸的混合培养基与其在YEPD培养基中胞内丙酮酸激酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的酶活力差异进行了对比分析。结果表明:添加苹果酸使胞内丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的酶活分别下降34.82%、57.23%、39.15%、12.10%;添加柠檬酸使胞内丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶的酶活分别下降50.17%、42.20%、48.40%;添加琥珀酸使胞内丙酮酸激酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的酶活分别下降34.16%、34.16%、50.87%、50.87%、12.37%。丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶对3种有机酸的耐受性较差,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、乙醇脱氢酶对3种有机酸的耐受具有选择性。     

尿素对热带假丝酵母Candida tropicalis合成长链二元酸途径的调节——Ⅱ.几个关键酶活力的消长

前文已报道尿素及尿素结构类似物对长链二元酸的合成酶系既有抑制作用,也有阻遏作用,从而调节了长链二元酸的合成。本文进一步从离体酶系探索过量尿素对热带假丝酵母在烃类氧化过程中有关三羧酸循环,乙醛酸循环,呼吸链,ω和β氧化等几个关键酶活力的消长关系。实验结果证明,过量尿素(0.2%)以上培养菌体的三羧酸循环三个主要脱氢酶,苹果酸脱氢酶,琥珀酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶(NADP)的比活力分别为正常尿素(0.1%)培养菌体的5.3、3.0、1.7倍。乙醛酸循环关键酶,异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶分别为正常尿素培养物的2.6和2.8倍。另一方面当尿素过量时ω-氧化酶系活力极微,而β-氧化酶系活力大大提高,以致长链二元酸难以积累。另外过氧化氢酶活力在过量尿素存在时也有显著提高。而谷氨酸脱氢酶、NADH氧化酶和由NAD连结的异柠檬酸脱氢酶在两种菌体内无明显差别。     

NAD+-依赖型异柠檬酸脱氢酶的结构和功能研究进展

NAD^ —依赖型异柠檬酸脱氢酶是一个核编码线粒体酶,参与三羧酸循环,负责催化异柠檬酸氧化脱羧成α-酮戊二酸,是循环路径中的限速酶。目前在酶学性质、亚基组成、基因克隆、蛋白组装与转运,以及功能等方面开展了许多研究。本文就这些方面的新进展进行综述。     

氧化磷酸化作用和有关问题的研究 Ⅳ.内源还原烟酰胺核苷酸对琥珀酸氧化的抑制

鼠肝线粒体加入Amytal与异柠檬酸或柠檬酸后琥珀酸的氧化即受到抑制。琥珀酸氧化的抑制不能为DNP、双香豆素或砷酸盐所解除。其它与烟酰胺核苷酸有关的脱氢酶的底物如α-酮戊二酸、苹果酸、丙酮酸、谷氨酸、β-羟基丁酸等与Amytal同时加入时并不引起琥珀酸氧化的抑制。当琥珀酸氧化被Amytal加异柠檬酸抑制后加入维生素K_3或α-酮戊二酸与氯化铵抑制即被解除,说明琥珀酸氧化的抑制可能与异柠檬酸脱氢生成的NADPH有关。在不加ADP与无机磷酸盐的条件下,高浓度的Amytal激活琥珀酸的氧化。但被Amytal激活的琥珀酸的氧化也被异柠檬酸或柠檬酸所抑制。     

异柠檬酸脱氢酶2突变或诱导机体产生肉瘤

<正>线粒体内依赖辅酶NADP+的异柠檬酸脱氢酶2(IDH2)在新陈代谢中起重要作用,IDH2催化异柠檬酸脱氢生成α-酮戊二酸(αKG),参与三羧酸循环。而当其发生突变时,IDH2则催化异柠檬酸生成2-羟戊二酸(2HG),并竞争性抑制αKG的DNA-组蛋白脱甲基酶,导致细胞分化功能受损。美国宾夕法尼亚大学Lu等人通过全组基因甲基化水平测定,发现IDH2突变通过甲基化DNA CpG岛产生致癌作用,但     

过氧化物酶体膜对各种光呼吸代谢物的透性和Percoll对其完整性的影响

利用氧极谱法测定依赖乙醇酸和乙醛酸的氧吸收,利用分光光度计测定转氨酶活性的方法,检查了光呼吸碳代谢中各种中间产物对过氧化物酶体膜的透性,结果表明,O2,乙醇酸,乙醛酸,丝氨酸,天冬氨酸,草酰乙酸,α－酮戊二酸能透过过氧体膜,过氧体膜可能有谷氨酸和NADH进入的屏障,过氧体悬浮液Percoll存在,很快使过氧体膜破坏,Percoll也使羟基丙酮酸还原酶和苹果酸脱氢酶的活性很快降低。     

过氧化物酶体膜对各种光呼吸代谢物的透性和Percoll对其完整性的影响

利用氧极谱法测定依赖乙醇酸和乙醛酸的氧吸收,利用分光光度计测定转氨酶活性的方法,检查了光呼吸碳代谢中各种中间产物对过氧化物酶体膜的透性,结果表明,O2,乙醇酸,乙醛酸,丝氨酸,天冬氨酸,草酰乙酸,α－酮戊二酸能透过过氧体膜,过氧体膜可能有谷氨酸和NADH进入的屏障,过氧体悬浮液Percoll存在,很快使过氧体膜破坏,Percoll也使羟基丙酮酸还原酶和苹果酸脱氢酶的活性很快降低。     

光滑球拟酵母中α-酮戊二酸脱氢酶系生理作用

摘要：【目的】研究α-酮戊二酸脱氢酶系在光滑球拟酵母碳代谢流、能量代谢和氨基酸代谢中的生理作用。【方法】通过敲除光滑球拟酵母中编码α-酮戊二酸脱氢酶系中E1酶的基因kgd1,构建α-酮戊二酸脱氢酶活性缺失菌株T. glabrata kgd1::kan,并考察KGDH缺失引起TCA循环关键酶活性,碳代谢流量以及胞内氨基酸和能荷水平等方面的变化。【结果】光滑球拟酵母中α-酮戊二酸脱氢酶活性的缺失导致：(1)细胞启动乙醛酸途径,通过形成TCA-乙醛酸循环实现TCA循环的正常代谢;(2)胞内NADH/NAD+水平     

转BADH基因烟草的光系统Ⅱ和呼吸酶活性变化

测定了导入甜菜碱醛脱氢酶（ＢＡＤＨ） 基因烟草（ Ｎｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍ Ｌ．） 植株的叶绿素荧光诱导瞬变特性、呼吸酶和光呼吸酶的活性,并与亲本植株比较。结果表明,转基因植株的Ｆｖ／Ｆｏ 、Ｆｖ／Ｆｍ 和Ｆｄ／Ｆｓ 没有明显的变化;三羧酸循环中的苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶活性略有增加;末端氧化的细胞色素氧化酶活性明显提高;光呼吸途径中的羟基丙酮酸还原酶、乙醇酸氧化酶和过氧化氢酶活性明显提高。对这些变化的可能意义进行了讨论。     

钉螺柠檬酸代谢酶系及琥珀酸脱氢酶的初步研究

应用比色法测得钉螺体内有柠檬酸缩合酶、顺乌头酸酶及异柠檬酸酶的活力。新杀螺剂溴乙酰胺作用后,钉螺的柠檬酸缩合酶活力减低26％,而对顺乌头酸酶及异柠檬酸酶无影响。体外试验丙二酸及二乙基二硫代氨基甲酸钠都可抑制钉螺琥珀酸脱氢酶,而钉螺在后者2ppm的溶液中浸泡48小时,有90—100％的死亡。     

α-酮戊二酸与动脉粥样硬化的关系研究进展

α-酮戊二酸(α-ketoglutarate,α-KG)是戊二酸带酮基的衍生物中的一种,是三羧酸循环中重要的代谢中间产物,通过异柠檬酸脱氢酶(IDH)催化异柠檬酸氧化脱羧和谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸氧化脱氨产生,是连接细胞内碳-氮代谢的关键节点。动脉粥样硬化(atherosclerosis,As)是一种慢性进行性疾病,病因复杂,且容易引发多种心脑血管疾病。本文从血管内皮细胞功能、自噬、DNA甲基化修饰、能量代谢、血管衰老等方面探讨α-KG与As之间的关系及其调控机制。     

光滑球拟酵母中AMP代谢对其生理功能的影响北大核心CSCD

【目的】研究光滑球拟酵母(Candida glabrata)中AMP代谢影响其碳流代谢和耐酸胁迫的生理机制。【方法】同源重组法敲除基因cgade12(ORF CAGL0K05027g)和cgade13(ORF CAGL0B02794g)构建双缺菌株cgade12Δade13Δ,与出发菌株(ATCC55)比较ATP水平、碳流代谢酶活性和中间代谢物含量变化分析和AMP代谢对其碳流代谢的影响,对比菌株有机酸胁迫下生长情况及胞内环境变化,研究AMP代谢变化对光滑球拟酵母酸胁迫耐受性的影响。【结果】与出发菌株ATCC55相比,cgade12Δade13Δ的ATP水平下降了12.50%。与ATCC55相比,cgade12Δade13Δ中柠檬酸合成酶、苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶的活性分别上升了31.26%、19.45%、28.96%、18.36%,柠檬酸、α-酮戊二酸、苹果酸、琥珀酸含量分别提高了44.11%、73.60%、50.00%、65.68%。胞内丙酮酸浓度下降20.00%,丙酮酸产量下降73.11%。与ATCC55相比,cgade12Δade13Δ在0.4%丙酮酸、0.6%苹果酸和0.2%乙酸胁迫下的菌体浓度分别提高了8.71%、11.21%和12.71%。在0.2%乙酸胁迫下,菌株cgade12Δade13Δ的H^+-ATPase活性、细胞膜完整度、细胞膜电势分别比出发菌株ATCC55上升了7.04%、8.71%、25.14%,ROS水平下降了19.51%。【结论】基因cgade12、cgade13的缺失导致菌株的ATP水平下降,TCA循环活性和有机酸耐受性上升。     

地中海诺卡氏菌(Nocardia mediterranei)合成力复霉素代谢调节的研究——Ⅱ、硝酸盐对地中海诺卡氏菌代谢途径的调节

地中海诺卡氏菌(Nocardia mediterranei)的硝酸还原酶是底物—诱导酶,和细菌一样以NADH为专一性电子供体,并可能在细胞膜上,但与细菌不同,对超声波不敏感。加入硝酸盐促使菌体的力复霉素合成能力提高的同时,诱导硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的合成,但需较长的诱导期。同时戊糖循环的G-6-P脱氢酶、6-P-G脱氢酶、莽草酸脱氢酶以及三羧酸循环的异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶亦相应提高。G-6-P脱氢酶和莽草酸脱氢酶活力的提高,可由莽草酸途径提供合成力复霉素的芳香环来源,三羧酸循环酶活力的提高看来是在脂肪合成与多聚酮(polyketide)合成之间起着调节作用,使菌体合成更多的力复霉素的环桥部份。至于硝酸盐如何引起这一系列酶活力的变化而使力复霉素的合成增加,尚有待进一步深入研究。     

异柠檬酸脱氢酶在植物抗氧化胁迫中的作用

异柠檬酸脱氢酶(ICDH)是连接C-N代谢酶的关键,它催化三羧酸循环(TCA)中的异柠檬酸氧化脱羧形成α-酮戊二酸的可逆反应。ICDH的另一个重要功能是产生细胞质中的NADPH,NADPH在细胞中无处不在,介导许多氧化还原反应,并影响到几乎所有的代谢途径,涉及植物体内的活性氧(ROS)的生产和消耗,因此是传递胁迫信号的中转站。综述异柠檬酸脱氢酶在植物抗氧化胁迫中的作用,便于更好地理解ICDH在氧化胁迫中的信号传递和化学反应中所起的作用,为抗逆分子育种服务。