低温对玉米叶片PEP羧化酶及其调节特性的影响

低温贮存期间,玉米叶片PEP羧化酶活性随贮存时间的延长而明显降低,对效应剂Gly的敏感性也减弱。多羟基醇(甘油和山梨醇)以及PEP羧化酶的正效应剂G-6-P在与Gly和甘油同时作用时,对PEP羧化酶在低温贮存期间的活性和对Gly的敏感性均有保护效应,且对两者的保护程度相一致,表明低温贮存期间PEP羧化酶对效应剂敏感性减弱与其低温失活有直接关系。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究——Ⅰ.PEP羧化酶同功酶的分离和变构特性的比较

本文报导高梁(C_4植物)和小麦(C_3)植物绿色和黄化叶片中PEP羧化酶的一些特性的比较研究。结果表明不同材料叶片的PEP羧化酶对一些代谢物的反应不同。高梁绿色叶片的PEP羧化酶为G6P、Gly和FDP所激活,为油酸和柠檬酸所抑制。G6P、Gly和FDP对小麦叶片(绿色和黄化叶)、高粱黄化叶片的PEP羧化酶则均无激活作用,油酸和柠檬酸的抑制效应也消失或者下降。 比较这些不同来源的PEP羧化酶在DEAE——纤维素柱层析的结果表明它们具有不同的离子特性。在高粱绿色叶片中分得两种具有不同物理学和动力学特性的PEP羧化酶同功酶(PCⅠ;PCⅡ)。它们的Km(PEP)值各为1.66毫克分子和0.181毫克分子。PCⅡ对G6P的反应较迟钝。从NaCl洗脱梯度、聚丙烯酰胺凝胶电泳和对变构效应剂的反应来看,PCⅡ的一些特性接近于小麦的PE羧化酶。     

低温胁迫对水稻幼苗PEP羧化酶的影响

水稻幼苗经低温(0℃)处理后,叶片中PEP羧化酶活性明显地降低.Km值增大。经1—2天低温处理者,增加反应底物的浓度,有减少PEP羧化酶活性降低的幅度;当低温伤害严重时(0℃4天),这种效应则消失。这些结果表明:水稻叶片中PEP羧化酶对低温反应是敏感的,其活性的下降是由于该酶对底物的亲和力的降低。     

高粱叶片PEP羧化酶的溶液构象——近紫外圆二色性光谱研究

用近紫外CD光谱技术追踪了PEP羧化酶与各种配基的相互作用。底物PEP、必需金属离子Mg~( )、PEP-Mg~( )以及效应剂G6P、Gly、G6P-Gly,均可引起高粱叶片PEP羧化酶近紫外CD光谱各不相同的变化。这表明高粱叶片PEP羧化酶分子构象有较大的灵活性,不同的配基与酶相互作用可引起酶分子不同的构象变化,因而使酶分子表现出催化功能、调节特性、必需氨基酸残基的化学反应性以及稳定性诸方面的差异。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究——Ⅱ.高粱叶片PEP羧化酶的代谢物调节特性和油酸抑制效应

本文报导高粱叶片的PEP羧化酶与一些代谢物相互作用的动力学特性。MgCl_2对不同PEP羧化酶同工酶表现程度不同的负协同性,Hill系数分别为0`86(PC Ⅰ)和0.47(PCⅡ)。PEP的饱和曲线呈S型。Hill系数为2.4,表现为正协同性。在不同浓度的G6P存在下,曲线的S型特性消失,Hill系数下降至1。而在不同浓度甘氨酸存在下负协同程度逐步增强,Hill系数为0.72。测定不同浓度G6P对酶活化程度的影响结果表明高浓度G6P(10 mM以上)活化程度反而下降,同时加入低浓度的甘氨酸(0.1～5 mM)能减缓高浓度G6P活化作用下降的程度。上述结果表明Mg~( )和PEP不仅作为底物或辅因子参与反应而且以同位协同的方式调节酶构象的变化,G6P和gly活化酶的作用类型是不同的。低浓度油酸(5～50 μM)对酶有强烈的抑制效应。高浓度Mg~( )不能解除其对酶的抑制。不同材料的酶对油酸反应不同。使高梁叶片PC Ⅰ活性完全抑制的油酸浓度(100 μM),对PCⅡ和小麦的PEP羧化酶活性几乎没有多大影响,表明油酸对高梁光合型PEP羧化酶的选择性抑制与Mg~( )的螯合作用无关。酶先后与Mg~( )或油酸预保温试验结果表明油酸可能作用于Mg~( )在酶蛋白上的调节位置。     

光在黄化玉米叶片的苹果酸酶形成中的刺激作用

光刺激能使玉米黄化叶片的苹果酸酶活性提高,并随光强及照光时间的递增而加强。在照光条件下,抑制剂环已酰亚胺明显地抑制苹果酸酶活性的增加,同时,也抑制蛋白质合成以及叶绿素含量的增加。DCMU对酶的活性没有影响,表明在光下苹果酸酶活性的提高与光合电子传递无关。同位素放射自显影的结果:光刺激~3H-甘氨酸参入玉米黄化转绿叶片的苹果酸酶蛋白中。黄化叶片中的苹果酸酶在转绿过程中催化能力的提高是由于酶蛋白的重新合成。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究——Ⅲ.高粱叶片PEP羧化酶的多构象状态

应用NEM对酶的化学修饰技术,报导了半胱氨酸残基与高粱叶片的PEP羧化酶催化功能的关系。结果表明,NEM修饰使PEP羧化酶活性丧失。酶的失活速度表现为拟一级反应动力学特性。随NEM浓度的增加酶的失活速度加快。不同效应剂对酶的NEM失活具不同影响。油酸和MgCl_2促进酶的失活,G6P、甘氨酸和苹果酸各具有不同程度的保护作用。以P_(0.5)值来比较G6P和甘氨酸的保护效果,其值各为4.17mM和3.44mM。而当这两种效应剂以等量浓度同时存在时,P_(0.5)值下降为0.06mM,表现出它们的协同保护作用。从复合效应剂对酶的热失活速度和最大反应速度(V_(max))的影响亦可看出这种协同作用的存在。上述两方面的结果表明G6P和甘氨酸同时存在时诱发的酶的构象状态与它们分别存在时诱发的构象状态各不相同。根据这些结果提出了高粱叶片的PEP羧化酶可能存在的多构象状态模型,并对其生理意义进行了讨论。     

胺鲜酯对高产夏玉米产量及叶片光合羧化酶和保护酶活性的影响

采用田间小区试验,以高产玉米新品种登海661为材料,研究了拔节期叶面喷施10、20和40 mg·L^-1的胺鲜酯（DA-6）对玉米叶片光合羧化酶、保护酶活性和产量的影响.结果表明：喷施胺鲜酯各处理玉米分别比对照（含有表面活性剂和水）增产10.0%(10 mg·L^-1)、8.9%(20 mg·L^-1)和9.4%(40 mg·L^-1),增产效果显著,但各浓度间差异不显著.胺鲜酯处理后,花后玉米的叶面积指数、光合速率、RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性均显著上升(P＜0.05),且对光合速率、RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性的影响随着处理浓度的增加而提高;与对照相比,胺鲜酯处理后吐丝期、灌浆期、乳熟期和蜡熟期叶片SOD、CAT、POD和GSTs活性及可溶性蛋白质含量显著提高(P＜0.05),MDA含量显著降低(P＜0.05),其中CAT活性随着处理浓度的增加呈上升趋势,其余生理指标各浓度间无显著性差异.     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究——Ⅸ.高粱叶片PEP羧化酶的可逆酸变性

在酸性pH下高粱叶片PEP羧化酶的酶活性的丧失伴随着酶蛋白内源荧光强度和ANS-酶复合物荧光强度的变化。经变性缓冲液(pH 3.4)处理导致蛋白质内源荧光强度的下降和ANS-酶复合物荧光强度的增加,同时表现出ANS-酶复合物发射光谱最大荧光波长的轻微蓝移(从493 nm移至487nm)。经pH 2.6和pH 3.4酸处理变性的PEP羧化酶可以借含有DTT或β-巯基乙醇的缓冲液(pH 8.3)恢复大部份酶活性。在最适条件下,酶活性的恢复可达90％以上,随着酶潘性的恢复,酶的荧光特性随之恢复。酶复性过程遵从一级反应动力学。甘油明显减缓酶的复性过程,减缓程度与其浓度有关。酶的效应剂甘氨酸、丝氢酸和G6P提高酶的复性速度,其中甘氨酸最为有效。动力学分析表明无论上述效应剂或甘油存在与否都不改变复性过程的反应级。     

二乙基亚硝胺诱发肝癌的大鼠中维生素K依赖性羧化酶的研究

本文证明DENA诱发的大鼠肝癌结节中维生素K依赖性羧化酶活性显著降低,外源多肽羧化酶活性只有正常大鼠肝脏中的62.6％,而内源蛋白质前体羧化酶活性仅为27％。华法令能在正常大鼠肝脏中诱导羧化酶的合成,而这种诱导能力在诱癌晚期的肝癌大鼠肝脏中明显下降。上述结果说明肝癌细胞中维生素K依赖性羧化酶的合成受阻,造成肝癌组织中羧化酶的缺乏。诱癌过程中大鼠肝脏维生素K依赖性羧化酶活性和血浆异常凝血酶原水平形成良好的对应关系。随着肝癌组织的增大,肝癌细胞分泌入血的异常凝血酶原水平显著升高,诱癌第20周时的大鼠血浆中异常凝血酶原含量为正常大鼠的2.5倍。由此认为,肝癌组织由于不能合成足量的维生素K依赖性羧化酶,导致凝血酶原在成熟过程中羧化受阻,分泌入血形成高水平的异常凝血酶原。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究——Ⅶ.PEP羧化酶必需赖氨酸残基的化学修饰

本文报道纯化的高粱叶片PEP 羧化酶经氨基修饰剂TNBS 和PLP 的修饰迅速失活。酶的TNBS 失活与保温时间和抑制剂浓度呈函数关系并表现为拟一级反应的特性。动力学资料表明酶仅被1分子TNBS 修饰即失活。TNBS 修饰酶的吸收光谱特性表明被修饰的是酶蛋白的赖氨酸残基。底物(PEP)和效应剂(G6P)保护酶免被TNBS 失活。计算G6P 和酶的解离常数K_d-2.39×10~(-3)M。酶的其他反应组分HCO_3~-和MgCl_2单独存在时均不影响TNBS 对酶的失活作用。在被TNBS 修饰过程中还导致酶对G6P 迅速脱敏,同时却保持酶对甘氨酸的敏感性。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究——Ⅶ.PEP羧化酶必需赖氨酸残基的化学修饰

本文报道纯化的高粱叶片PEP羧化酶经氨基修饰剂TNBS和PLP的修饰迅速失活。酶的TNBS失活与保温时间和抑制剂浓度呈函数关系并表现为拟一级反应的特性。动力学资料表明酶仅被1分子TNBS修饰即失活。TNBS修饰酶的吸收光谱特性表明被修饰的是酶蛋白的赖氨酸残基。底物(PEP)和效应剂(G6P)保护酶免被TNBS失活。计算G6P和酶的解离常数K_d=2.39×10~(-3)M。酶的其他反应组分HCO_3~-和MgCl_2单独存在时均不影响TNBS对酶的失活作用。在被TNBS修饰过程中还导致酶对G6P迅速脱敏,同时却保持酶对甘氨酸的敏感性。     

高粱叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的分离和纯化

借硫酸铵分部沉淀、分段抽提和热处理并进一步通过DEAE-纤维素、DEAE-Sephadex和羟基磷灰石等柱层析从高粱叶片中分离得到纯化约74倍的PEP羧化酶制剂。纯化的酶在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中呈单带;并表明达到超离心均一。免疫双扩散试验结果显示无RuBP羧化酶蛋白的污染。分子量测定表明酶的分子量为380,000 daltom并由4个相同的亚基组成。     

植物磷酸烯醇式两酮酸羧化酶的研究——Ⅵ.葡萄糖-6-磷酸和甘氨酸对高粱叶片PEP羧化酶的稳定效应

高粱叶片的PEP羧化酶对温度很敏感,在45℃下迅速失活。加入变构活化剂G6P或者甘氨酸对酶的稳定性没有明显的影响。但当在C6P和甘氨酸同时存在时,酶对高温的稳定性则大大提高了。PEP羧化酶在低温中也不稳定。4℃下很快失活。酶的这种冷失活现象也可为加入效应剂G6P和甘氨酸所防止。 比较一些多羟基醇类对酶的热稳定性的影响,表明它们都显著地提高酶的热稳定性。山梨醇的保护作用最强,赤藓醇次之,甘油又次之。说明保护效应与保护剂的羟基数有关。应用含有G6P、甘氨酸和甘油(GGG)的缓冲液对提高酶在纯化和贮存过程中的稳定性非常有效。     

C_3和C_4植物叶片内双磷酸核酮糖(RuDP)羧化酶之免疫荧光定位

我们用从菠菜提纯的RuDP 羧化酶制备兔抗RuDP 羧化酶抗体,用荧光免疫直接法在典型的C_3和C_4植物叶片横截面的冰冻切片内定位RuDP 羧化酶。抗RuDP 羧化酶抗体是用异硫氰荧光素(FITC)标记的。观察结果说明在C_4植物(玉米)叶切片中,特异荧光绝大部分集聚于维管束鞘细胞的叶绿体内。在C_3植物(小麦、大麦)叶切片中,特异荧光呈现在叶片叶肉细胞的叶绿体部位。两种植物中特异荧光分布的不同显示了它们的RuDP 羧化酶分布的不同。     

番木瓜的光合作用途径

番木瓜(Caraca papaya)叶片有低的~(13)C/~(12)C值(δ ~(13)C为-25‰),低的PEP羧化酶活性(12.2单位/毫克蛋白质/分)。乙醇酸氧化酶活性为24～57单位/毫克蛋白质/分,光呼吸为3～5毫克CO_2/平方分米/小时,光呼吸及暗呼吸的比率为1.7～2.5。氧对光合作用有抑制现象。没有发现叶片中的Kranz结构。这些特征加上过去对其光合作用速率、CO_2补偿点,光饱和点及光合作用最适温度的分析结果,表明番木瓜是C_3植物。     

二磷酸核酮糖羧化酶与细胞质雄性不育性的研究

小白菜和几种禾本科作物的二磷酸核酮糖羧化酶(RuBP羧化酶)已用葡聚糖凝胶过滤的方法分离纯化。制备的样品经电泳鉴定,表现为1条酶带。小样品的植物材料用电泳方法制备。小白菜、玉米、高梁等作物的RuBP羧化酶在等电点聚焦电泳上,均可分离为5个条带,3个大亚基条带和2个小亚基条带。细胞质雄性不育系及其保持系的RuBP羧化酶的等电点聚焦电泳图谱上,由于有相同的核背景,所以其小亚基相同;但是由叶绿体基因组控制的大亚基则有差异。实验中还测定了RuBp羧化酶的活性,发现玉米、高粱、水稻、小麦和烟草等作物的细胞质雄性不育系的RuBp羧化酶活性均高于其相应的保持系,说明RuBp羧化酶与植物细胞质雄性不育性之间存在着一定关系。并推论,细胞质雄性不育的形成可以与叶绿体遗传系统有关。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的可逆胍变性

纯化的高梁叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEP羧化酶)经不同浓度的盐酸胍处理变性失活后,在试验的蛋白浓度范围内,它的失活时间进程的动力学分析表明为一级反应。0.4 M盐酸胍处理25分钟后(O℃),酶的催化活性完全丧失,酶蛋白的远紫外圆二色性光谱、内源荧光光谱及免疫特异性等测定均表明酶的结构发生了深刻变化。甘油及PEP羧化酶的变构效应剂G6P和甘氨酸对酶在盐酸胍溶液中的变性作用有一定的保护效果。变性酶用复性缓冲液稀释20倍后,在最佳条件下,再经30分钟保温,酶的催化活性能恢复70％以上。G6P和甘氨酸能促进变性酶的复性,甘油亦有明显效果。随着酶活性的恢复,它的远紫外圆二色性、内源荧光及免疫特异性也随之恢复,变性酶的复性速率在常温下(25℃)比在低温下(0℃)要快得多。     

用电镜放射自显影术研究TMV-RNA在烟叶细胞中的复制

在放线菌素D(AMD)抑制细胞RNA合成时,用3H-尿嘧啶核苷标记TMV侵染的和健康的烟草叶片,经固定,包埋,切片,RNA酶处理及放射自显影后,在电镜下观察。结果表明,3H-尿嘧啶核苷向病毒基因组或其复制中间体的掺入主要发生在细胞核内,叶绿体内有少量掺入,线粒体内未发现有掺入。因此认为TMV—RNA的合成主要是在缅胞核内进行的。切片如先经蛋白酶和RNA酶处理,再进行放射自显影,则自显影上的银粒几乎全部消失。从超薄切片后的剩余样品取小样,用酚一SDS法和Serva纤维素柱层析,从TMV侵染的烟叶中分离到了抗RNA酶的’H—ds—RNA。从而推测复制中间体在体内很可能主要是单链的,其复制过程很可能不经过双链复制型(RF)。提取到的’H一‘is—RNA：,可能是提取过程中的人为产物。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究 V.PEP羧化酶的可逆冷失活

从高梁叶片中纯化的PEP羧化酶在低温下活性迅速丧失,失活是可逆的。将低温失活的酶重新加热至室温酶,活性可以得到恢复。酶的失活速度与介质温度有关。温度越低,失活速度越快。 底物PEP、效应剂G6P、甘氨酸均能防止酶的低温失活。在G6P和甘氨酸同时存在时对酶的保护更为有效。 酶的沉降特性表明在低温下酶由聚合状态(10.2S)解联成低聚状态(4.1S)。而在G6P和甘氨酸的共同保护下,酶在低温下仍保持具有催化活性的聚合状态(10.1S)。 尿索(3M)导致酶的失活,而在G6P和甘氨酸的存在下酶的失活程度大大下降(残存酶活性为53％),而在Mg~(++)同时存在下可使酶对尿素的稳定性大大提高(残存酶活性为79％)。 NaCl,KCl等也具有防止酶低温失活的作用。