不同植物的碳酸酐酶活力差异研究

碳酸酐酶是催化二氧化碳的可逆水合反应的一种含锌金属酶。测定不同植物、同一植物不同部位、同一植物同一部位不同时间的碳酸酐酶的活力,研究诸葛菜和油菜碳酸酐酶及其胞外酶活力的差异,初步探讨碳酸酐酶活力与植物抗干旱能力之间的关系。研究结果为诸葛菜的喀斯特适生性的研究提供依据。     

一位中国植物生理学家执着奉献的一生北大核心

汤佩松先生出生于1903年,他是中国现代植物生理学奠基人之一。也许你会对他的一些学术成就有所耳闻：他是第一个在植物中发现呼吸酶（细胞色素氧化酶）的人;他证明了水稻中呼吸代谢途径和电子传递系统的多样性;他首次通过实验证明了植物中碳酸酐酶的存在;     

一位中国植物生理学家执着奉献的一生

<正>汤佩松先生出生于1903年,他是中国现代植物生理学奠基人之一。也许你会对他的一些学术成就有所耳闻:他是第一个在植物中发现呼吸酶(细胞色素氧化酶)的人;他证明了水稻中呼吸代谢途径和电子传递系统的多样性;他首次通过实验证明了植物中碳酸酐酶的存在;     

可用于二氧化碳捕获过程的微生物碳酸酐酶的挖掘与改造

二氧化碳排放量的急剧上升引起全球温室效应加剧。碳酸酐酶是地球上反应速率最快的几种酶之一,可以大幅提高CO_2捕获和生物矿化的效率,从而降低大气中CO_2的排放量。但捕获过程在高温条件,而CO_2生物矿化形成CaCO_3的过程则需要碱性条件。因此,迫切需要筛选出既嗜热又耐碱的碳酸酐酶以用于CO_2捕获,极端微生物是这类酶的重要来源之一。文中系统、深入地介绍了目前从极端微生物或利用蛋白质工程技术获取嗜热、耐碱的碳酸酐酶的最新研究进展,同时简要介绍了一些新型固定化碳酸酐酶的方法。最后指出当前研究的重点应致力于拓宽寻找碳酸酐酶的范围,改良蛋白质工程改造技术,研发高效廉价、易于放大的固定化方法,为减轻温室效应、延缓全球变暖这一迫切需要解决的问题提供新思路。     

小黑麦碳酸酐酶蛋白质三维结构预测

根据已经克隆到的小黑麦碳酸酐酶基因序列,将其概念地翻译成蛋白质的氨基酸序列。利用MEGA4.1、DNAStar5.02、SOPMA、Swiss-Model Workspace和NCBI-VAST等在线软件和服务器对该小黑麦碳酸酐酶(CA)的一级结构、二级结构及三维结构进行了分子结构模型预测,并对其三维结构进行了比对。结果显示,小黑麦碳酸酐酶定位于线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上,具有β类碳酸酐酶所特有的保守性基序C-[SA]-D-S-R-[LIVM]-x-[AP];SOPMA预测的二级结构显示,该酶含有α-螺旋(38.61%)、随机卷曲(54.44%)和β-折叠(6.95%)。通过VAST矢量比对工具将小黑麦碳酸酐酶与模板(lekjA)三维结构进行比对,结果显示小黑麦碳酸酐酶与豌豆β碳酸酐酶同型八聚体中的一个单体(lekjA)具有很好的匹配,故推测小黑麦碳酸酐酶全酶也可能是同型八聚体。     

碳酸酐酶在红细胞分化发育过程中的功能研究

目前红系分化调控相关的研究主要集中在细胞因子、转录因子、lncRNA及表观遗传方面,为了对红系分化调控机制进行更加深入的解析,研究了碳酸酐酶在红系分化中的功能。碳酸酐酶可以高效催化二氧化碳的水合,但它在红细胞发育过程中的功能尚不清楚。利用脐带血来源的CD34⁺细胞在体外进行红细胞诱导分化,在分化过程中通过慢病毒介导的基因敲降的方法能够降低碳酸酐酶1和碳酸酐酶2的表达,并使用流式细胞仪检测红细胞的生成和分化效率。研究结果表明,与对照组相比,碳酸酐酶1的表达缺陷使红细胞的晚期分化明显受阻,而碳酸酐酶2的表达缺陷则将红细胞的分化阻滞在早期阶段。研究结果表明,虽然作用窗口不同,但碳酸酐酶1和碳酸酐酶2在红系分化的过程中均发挥着重要的调控作用,这一发现对将来在体外红细胞生成具有指导意义。     

甘蓝型油菜β碳酸酐酶的结构预测

根据已经克隆到的甘蓝型油菜β碳酸酐酶基因序列,概念地翻译成蛋白质的氨基酸序列。利用Vector NTISuite、SOPMA、Swiss-Model和NCBI-VAST等软件和服务器对甘蓝型油菜β碳酸酐酶的一级结构、二级结构、三维结构进行分子结构模型预测,并进行三维结构的比对。预测结果显示,甘蓝型油菜β碳酸酐酶是定位于叶绿体基质的蛋白质,具有β类碳酸酐酶所特有的保守性基序Cys-Xn-His-X2-Cys;SOPMA预测二级结构显示α螺旋(39.88%)、随机卷曲(39.27%)、β折叠(16.31%)和β转角(4.53%);用同源建模法构建了三维结构图;通过VAST矢量比对工具将甘蓝型油菜β碳酸酐酶与模板(1ekjG)进行三维结构比对,显示甘蓝型油菜β碳酸酐酶与豌豆β碳酸酐酶同型八聚体中的一个单体(1ekjG)很好的匹配,推测甘蓝型油菜β碳酸酐酶全酶也是同型八聚体。     

微藻碳酸酐酶的特性及其环境调控

本文概述微藻碳酸酐酶的性质、种类、分布、分离纯化和环境调控的研究进展,并对未来有关微藻碳酸酐酶研究中需要探讨的问题作了展望。     

芸薹属中几个物种碳酸酐酶活性的比较

检测芸薹属中几种植物的碳酸酐酶在根、茎、叶中的分布和活性以及叶片净光合速率和锌元素含量的结果表明：碳酸酐酶在甘蓝型油菜的根、茎、叶中均有分布,叶中的碳酸酐酶活性最大,茎中的次之,根中的最小。不同芸薹属植物中碳酸酐酶活性的大小依序为：甘蓝型油菜〉白菜型油菜〉芜菁〉埃塞俄比亚芥。以甘蓝型油菜为例,碳酸酐酶活性的日变化呈双峰曲线,在整个生育期的变化趋势是先上升后下降,抽薹期间的碳酸酐酶活性最高。碳酸酐酶活性与净光合速率以及与锌元素含量之间均呈现显著的正相关。     

贵州玉舍国家森林公园三种造林植物光合生理特征研究

该研究以贵州省玉舍国家森林公园三种造林植物水榆花楸(Sorbus alnifolia)、近轮叶木姜子(Litsea elongata var.subverticillata)、山杨(Populus davidiana)为对象,测定其光合作用日变化和叶绿素荧光、叶片碳酸酐酶活力以及叶绿素含量和稳定碳同位素组成,并测定了植物生长地土壤理化性质,综合分析了三种植物的喀斯特生态适生能力。结果表明:水榆花楸和山杨的净光合速率明显高于近轮叶木姜子,这与其较高的气孔导度和光化学效率有关;而山杨因具有较高碳酸酐酶活力和叶绿素含量,表现出较高的水分利用效率。水榆花楸和山杨的光合生产能力较高,且受光强和温度限制,可在光照较好的地区大范围种植,作为速生植物来加快经济收入并改造当地脆弱生境的优选植物;近轮叶木姜子作为中药型植物,且在低光强下能够保持最大生长能力,可在光照条件不好的地区优先种植,既增加植被覆盖率又增加经济收入。该研究结果为山地森林资源的保护和开发利用提供了科学依据。     

莱茵藻胞外碳酸酐酶分子定位与活性诱导

胞外碳酸酐酶是藻类CCM机制和光合作用的一个重要组分 ,藻类从高CO2 转入低CO2 浓度培养时可诱导出胞外碳酸酐酶。应用金标免疫分子定位和pH调节对胞外碳酸酐酶分子定位和CO2 诱导机制进行研究 ,结果表明 :胞外碳酸酐酶主要分布于胞壁空间 (细胞质膜与细胞壁之间 ) ,且细胞壁上也有较多分布 ,细胞壁外分布较少。说明胞外碳酸酐酶能从胞壁空间穿过细胞壁。通过CO2 诱导和pH调节(升高 ) ,均可提高碳酸酐酶活性 ,且pH提高幅度越大 ,胞外碳酸酐酶活性也越大 ,说明胞外碳酸酐酶的CO2 诱导与pH调节有一定关系     

外来植物黄顶菊（Flaveria bidentis）的研究进展

黄顶菊(Flaveria bidentis)是近年来新发现的一种外来植物,隶属菊科黄菊属,为一年牛草本,是较为少见的双子叶C4植物.黄顶菊异常强大的繁殖能力和牛存能力已使其成为一种潜在的入侵植物.对黄顶菊的译名、生物及生态学特性、遗传学及次生代谢产物的研究状况进行了概述;重点对黄菊属植物的系统进化史、光合生理特性与C4途径演化的关系,以及黄顶菊体内碳酸酐酶、NADP-苹果酸酶、苹果酸脱氢酶Rubisco及其活化酶等C4光合重要酶的分子及基因工程研究进行了综述;并对今后的研究提出了展望.     

碳酸酐酶与临床医学

碳酸酐酶是一类含锌的蛋白酶,共发现了10种同工酶及三种碳酸酐酶相关蛋白,广布于人体各组织,能可逆性地催化C02的水合反应,参与调节pH、离子运输等多种生理过程,碳酸酐酶的缺乏和异常将可能会导致一系列的疾病。     

莱茵藻胞外碳酸酐酶分子定位与活性诱导

胞外碳酸酐酶是藻类CCM机制和光合作用的一个重要组分,藻类从高CO2转入低CO2浓度培养时可诱导出胞外碳酸酐酶。应用金标免疫分子定位和pH调节对胞外碳酸酐酶分子定位和CO2诱导机制进行研究,结果表明：胞外碳酸酐酶主要分布于胞壁空间（细胞质膜与细胞壁之间）,且细胞壁上也有较多分布,细胞壁外分布较少。说明胞外碳酸酐酶能从胞壁空间穿过细胞壁。通过CO2诱导和pH调节（升高）,均可提高碳酸酐酶活性,且pH提高幅度越大,胞外碳酸酐酶活性也越大,说明胞外碳酸酐酶的CO2诱导与pH调节有一定关系。     

薯蓣植物块茎特异蛋白Dioscorin的研究进展

Dioscorin是薯蓣(Dioscorea spp.)植物块茎中主要的贮藏蛋白, 具有块茎特异性表达的特点。研究证实它不仅有一般贮藏蛋白的特性, 该特性可能与薯蓣块茎的形成过程密切相关; 而且还有碳酸酐酶、胰蛋白酶抑制剂、抗氧化、抗高血压以及免疫调节的活性, 故薯蓣植物具有开发成功能性食品和蛋白质类医药的潜力。该文就近年来对其块茎特异蛋白的结构特征、性质和功能以及在分子生物学水平上的研究进展进行了综述。     

溶剂极性对碳酸酐酶热变性的影响

以差示扫描量热技术为手段研究了具不同碳氢链长度及不同浓度的醇－水溶剂对碳酸酐酶热变性温度及热变性焓的影响,以探讨两性分子对蛋白质构象及热稳定性的影响。结果表明,随着甲醇、乙醇及丙醇各自浓度的增加碳酸酐酶的变性温度降低;在相同的醇浓度下随着醇的碳氢链的加长,碳酸酐酶的变性温度明显下降;当醇在低浓度,例如１０％时,碳酸酐酶的热变性焓比在纯缓冲液中要高。而在高浓度时其变性焓比在纯缓冲液中要低,且随着碳氢     

碳酸酐酶Ⅱ及其抑制剂研究进展

碳酸酐酶Ⅱ是一种活性中心含有Zn^2＋、能催化CO＋H2O-HCO3-＋H^＋反应的金属酶。它广泛分布于人体多种组织、器官中,与人体酸碱平衡、青光眼、骨质疏松症、癌症等多种生理或病理过程密切相关,多年来一直备受关注。自从1992年高分辨率的碳酸酐酶Ⅱ晶体结构测定以来,其抑制剂研究发展较快,已有活性好、选择性强的抑制剂作为新药应用于临床。本文以碳酸酐酶Ⅱ结构、功能和抑制剂研究为重点,主要介绍近15年来该领域研究的一些重要进展。     

嗜热蓝细菌碳酸酐酶基因的异源表达及酶学性质

【背景】碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CAH)因其高效催化CO2转化为HCO3–的能力成为当今碳减排工艺中的研究热点,但因工厂烟道气的温度较高,因此寻求热稳定性高的嗜热碳酸酐酶是碳酸酐酶仿生学固碳的关键所在。【目的】克隆嗜热蓝细菌Thermosynechococcuselongatus PKUAC-SCTE542和SynechococcuslividusPCC6715的碳酸酐酶基因Ecah、Pcah,实现其在大肠杆菌细胞中异源高效表达,并进行初步酶学性质研究。【方法】利用PCR技术获得碳酸酐酶基因cah,构建重组基因工程菌BL21_pETM11_CAH,利用IPTG诱导方法高效表达蛋白,表达产物(CAH)经Ni-Agarose亲和层析柱纯化后,进行酶学性质研究。【结果】从E542、PCC6715中克隆得到大小均为534 bp的碳酸酐酶基因,以CO2为底物,酶催化CO2水合的活性分别为42.6 WAU/mg-protein、47.6 WAU/mg-protein。碳酸酐酶ECAH 50°C处理30 min后,酶活提高了8%,而PC...     

微生物碳酸酐酶诱导CaCO_3沉淀的影响因素及生成机理

微生物碳酸酐酶能够加速CO_2的水合反应,对于研究全球碳循环具有重要的意义。选用一种产生胞外碳酸酐酶的细菌,研究了温度、pH值和Ca~(2+)浓度对细菌生长、碳酸酐酶活性的影响。结果表明,25℃碳酸酐酶的活性最高,有利于CaCO_3的沉淀;初始pH值为8.5的偏碱性环境中,CaCO_3沉淀质量最多;当Ca~(2+)浓度为50 mmol/L时,细菌的生长繁殖最好,过低的Ca~(2+)浓度会影响CaCO_3的生成,而过高的Ca~(2+)浓度则会严重影响细菌的生长,降低细菌的活性。最后研究了微生物碳酸酐酶诱导CaCO_3沉淀的机理,碳酸酐酶能够加速CO_2水化成HCO_3~-,在碱性环境中、钙源存在的情况下,与OH~-和Ca~(2+)反应生成CaCO_3沉淀。     

碳酸酐酶Ⅵ的生理功能与酶缺陷性疾病

碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)催化可逆的水合反应CO2+H2O?ΗCO3?+H+,参与维持pH值平衡、CO2与离子的转运、细胞凋亡等生理过程。碳酸酐酶VI(CA-VI)作为该类含锌酶中惟一的细胞分泌型碳酸酐酶,在哺乳动物及人的唾液腺、乳腺、泪腺、支气管等腺体中表达,对维持口腔、上消化道和呼吸道的生理功能起重要作用。