逆境胁迫对拟南芥细胞质、叶绿体和细胞外ATP水平的影响

利用荧光共振能量转移的ATeam蛋白作为ATP生物传感器,建立检测拟南芥细胞质、叶绿体和细胞外ATP的检测体系,研究植物在不同非生物胁迫(NaCl、 PEG 6000和低温)下细胞质、叶绿体和细胞外ATP水平的变化.结果表明,在较高强度的胁迫(200 mmol/L NaCl、 10%～20%w(PEG6000)和0～4℃)下,细胞质ATP水平下降.在各水平PEG 6000胁迫下,叶绿体中ATP水平保持稳定; 10℃低温处理导致叶绿体中ATP水平升高, 200 mmol/L NaCl处理导致叶绿体ATP水平下降,其他强度的NaCl以及低温处理未显著改变叶绿体ATP水平.在中等强度的NaCl和PEG 6000胁迫(100 mmol/L NaCl和5%～10%w(PEG 6000))下,细胞外ATP水平升高; 4～10℃低温胁迫处理导致细胞外ATP水平下降.     

人工合成叶绿体

正叶绿体是光合作用的核心。生物学家通过合成技术制造出一种能在细胞外运行的人工叶绿体,同样能吸收阳光并把二氧化碳转化成富能有机物。光合作用分为两个步骤:先由叶绿素分子吸收阳光并把多余的能量传递给其他分子用于生成高能化合物ATP和辅酶NADPH;然后,两者会在各种酶的帮助下,将空气中的二氧化碳转化成葡萄糖和其他富含能量的有机分子。那么,有没有办法能提高光合作用的效率呢?2016年,合成生物学     

酿酒酵母呼吸突变株的高糖胁迫反应研究

【目的】研究野生型甘蔗糖蜜发酵高产乙醇菌株MF1002及其糖分利用能力显著提高的呼吸突变菌株MF15c在高糖胁迫下的生理特性变化。【方法】测定在高糖胁迫下菌株的生长速率、出芽率、乙醇产量和超氧化物歧化酶(SOD)活力、过氧化氢酶活力、过氧化物酶活力以及细胞质和线粒体的ATP酶活力。【结果】在葡萄糖浓度分别为25%、30%和40%的高糖培养基中,MF15c菌株生长和乙醇发酵受抑制的程度均明显低于MF1002。当葡萄糖浓度为30%和40%时,MF15c的最大菌体数目、最高出芽率和乙醇发酵浓度等均显著高于MF1002。当葡萄糖浓度为30%时,两菌株胞内的SOD活力、过氧化氢酶活力、过氧化物酶活力以及细胞质和线粒体的ATP酶活力均显著上升。其中,MF15c的胞内SOD活力、胞内过氧化物酶活力、细胞质ATP酶活力和线粒体ATP酶活力在高糖胁迫下的上升幅度显著高于MF1002。【结论】MF15c较MF1002具有更强的高糖耐受能力。SOD活力、过氧化氢酶活力、过氧化物酶活力以及细胞质和线粒体的ATP酶均参与了两菌株的高糖胁迫反应,胞内SOD活力、胞内过氧化物酶活力、细胞质ATP酶活力和线粒体ATP酶活力可能与MF15c菌株的高糖耐受能力有关,可作为进一步改造该菌株的指导指标。     

盐生杜氏藻的完整叶绿体分离

盐生杜氏藻(Dunaliella salina)是世界上最耐盐的一种单细胞真核绿藻,可在含0．1～5．0mol／L NaCl的培养液中正常生长．盐生杜氏藻细胞内的主要调渗物质是甘油,在甘油代谢途径中,3-磷酸甘油脱氢酶是一个关键酶．近年来的研究表明杜氏藻(Dunaliella tertiolecta)细胞质和叶绿体中都存在3-磷酸甘油脱氢酶的同工酶,且叶绿体上的同工酶与渗透调节作用直接相关,为了解D．satina中3-磷酸甘油脱氢酶同工酶的细胞定位和分布,我们通过冰浴超声波破碎和蔗糖密度梯度离心,获得盐生杜氏藻的完整叶绿体,用相差显微镜镜检、酶的活性分析等方法对其完整性作了初步分析。     

细胞外ATP影响铜诱导的细胞死亡和H_2O_2的产生（英文）

细胞外ATP是植物体中许多生理过程的调节信号.胞外ATP可以影响铜离子诱导的细胞死亡和H_2O_2的产生.100~700/μmol/L CuCl_2导致烟草悬浮细胞的死亡量显著上升,而且胞内H_2O_2和胞外H_2O_2的含量也随之上升.选择了300/μmol/L CuCl_2研究铜离子导致的细胞死亡量上升和H_2O_2产生的过程.结果表明,此浓度的CuCl_2提升了NADPH氧化酶的活性,而加入DPI(NADPH氧化酶抑制剂)缓解了CuCl_2引起的细胞死亡和H_2O_2的产生,这说明CuCl_2引起细胞死亡和H_2O_2产生与NADPH氧化酶活性的增加相关.加入50μmol/L ATP进一步增加了CuCl_2引起的细胞死亡、H_2O_2的产生、NADPH氧化酶.而DPI预处理后,外源ATP并未引起变化.这一实验表明,胞外ATP可以通过刺激NADPH氧化酶影响铜离子引起的细胞活性和H_2O_2产生的变化.     

叶绿体蛋白转运的机制

叶绿体是最重要的质体之一,其主要作用是对机体进行非常重要的光合作用.叶绿体90%以上的蛋白由核基因组编码,由于叶绿体由双层膜所包围,因此这些蛋白在细胞质中合成后需要在外膜易位子(TOC)和内膜易位子(TIC)的帮助下进行跨膜运输,分别穿越叶绿体外膜与内膜进入叶绿体后发挥其正常功能.本文对叶绿体蛋白跨膜运输的过程及其分子机制研究进展进行了简要评述.     

油菜细胞质雄性不育相关基因的筛选

甘蓝型油菜波利马(Brassica napus pol.)细胞质雄性不育系是一种很有实用价值的油菜不育类型.目前关于其分子机制的研究已证实,线粒体ATP合成酶的一个亚基ATP6与其雄性不育相关.本实验以ATP6作为诱饵蛋白,应用酵母双杂交共转化的方法筛选与ATP6相互作用的蛋白质.在获得的阳性克隆中,发现了一个与tAPX基因及其表达的蛋白都具有较高同源性.它是活性氧清除的重要酶类,很可能与细胞质雄性不育间建立起了某种联系.     

中华蟾蜍肝细胞质膜ATP酶的组成种类及其性质

哺乳动物和肿瘤组织细胞质膜ATP酶的分布和性质已有报导,而有关两栖纲动物细胞质膜ATP酶的分布、性质还未见报导.本文研究了中华蟾蜍肝细胞质膜ATP酶,并对Mg~(++)-ATP酶的作用机制、胰岛素作用和Mg~(++)-ATP酶的关系作了探索. 中华蟾蜍肝细胞质膜的分离纯化:取中华蟾蜍肝,切成碎片,用缓冲液洗去血,每10克肝组织加入25ml 12mM、pH7.4的Tris-HCl缓冲液,用匀浆器进行匀浆.匀浆液于1500g离心15分钟,沉淀为细胞核和线粒体.上清液经66,000g离心90分钟,沉淀为微粒体.用70%的蔗糖将微粒体混匀,使其最后体积为52%.然后取13ml上述溶液放在硝     

F1F0-ATP酶的超分子结构和功能的研究

通过X衍射晶体学法、荧光标记显微镜法、负染色体电子显微镜与单克隆抗体技术等对F1F0 ATP酶结构和功能的研究发现,在大肠杆菌、叶绿体和牛心线粒体中,F1F0 ATP酶复合体分别由8、9和16种不同的亚基组成.所有F1F0 ATP酶都有类似的结构,球状的F1和F0是由一个中心转轴和一个外围柄连接在一起.其中,中心转轴由γ和ε亚基组成,外围柄由b2(Ⅰ,Ⅱ)和δ亚基组成.在酶的催化过程中,α3β3亚基通过γ亚基与膜上的c亚基环相互作用,驱动ATP合成酶的中心转轴旋转.F1F0 ATP酶利用电化学质子梯度的能量,催化ADP(腺苷二磷酸)和Pi(无机磷酸盐)形成ATP(腺苷三磷酸).     

坛紫菜(Porphyra haitanensis)叶绿体DNA 的快速提取

以阴干的坛紫菜叶状体为材料，通过酶解等方法获取完整的叶绿体．再裂解叶绿体并酚仿抽提获得叶绿体DNA．限制性内切酶Hind Ⅲ和EcoR Ⅰ双酶切及RAPD检测结果显示：叶绿体DNA与基因组DNA的酶切图谱及RAPD图谱均有比较明显的差异．多次重复实验证明，按此法提取的叶绿体DNA．其得率稳定，并可用作PCR扩增的模板及酶切图谱的构建等．该方法操作简便．过程快捷．可作为大型海藻叶绿体DNA提取的参考方法．     

冬季降温对潢川金桂叶肉细胞超微结构的影响

研究冬季降温对潢川金桂叶肉细胞超微结构的影响以及叶肉细胞组织结构的变化规律.以自然降温条件下的潢川金桂叶片为试材,用HITACHI-HT7700型透射电子显微镜观察不同自然温度下潢川金桂叶肉细胞组织结构变化.结果显示:常温下,细胞壁和细胞质膜结构完整,中央大液泡已形成,叶绿体、线粒体形态完整;0℃时,细胞壁和细胞核形状结构完整,液泡空间被挤压,叶绿体出现肿胀现象,线粒体和嗜锇体明显增多;-4℃时,叶绿体肿胀加剧,线粒体变化不明显;-10℃时,发生质壁分离现象,并且细胞结构解体破碎.观察可知:冬季降温对潢川金桂叶肉细胞有一定影响且不同温度对细胞器的影响程度也不同,温度低于-10℃将不适于潢川金桂生长,因此,将温度控制在-10℃以上有利于植物生长.     

利用酵母双杂交系统筛选油菜ATP6的相互作用因子

甘蓝型油菜波利马(Brassica napus pol.)细胞质雄性不育系是一种很有实用价值的油菜不育类型.目前关于其分子机制的研究已证实,线粒体ATP合成酶的一个亚基ATP6与其雄性不育相关.本实验以ATP6作为诱饵蛋白,应用酵母双杂交共转化的方法筛选与ATP6相互作用的蛋白质.在获得的阳性克隆中,发现了一个与拟南芥中未知基因AT3G47550所编码的蛋白质具有较高同源性的蛋白质.它含有RING HC的结构,可能在泛素-蛋白质降解途径与细胞质雄性不育间建立起了某种联系.     

低温胁迫下解放钟枇杷幼果细胞超微结构的变化

以解放钟枇杷幼果为试验材料,采用人工降温方法,研究低温胁迫下枇杷幼果超微结构的变化。结果表明：6℃、3℃低温胁迫时,解放钟果肉细胞质膜、液泡膜清晰,叶绿体、线粒体结构没有明显的变化;0℃低温处理条件下的原生质膜结构完整,少数叶绿体出现部分解体,双层膜有部分破裂现象,线粒体结构仍清晰可见;-3℃低温胁迫下,原生质膜、液胞膜均破裂,原生质体浓缩,叶绿体扭曲变形、相互融合,线粒体膜结构受损,脊消失。     

原位预处理甘蔗糖蜜对耐高温酿酒酵母突变株Saccharomyces cerevisiae AQ生产乙醇的影响

【目的】探讨和分析原位预处理糖蜜促进酿酒酵母生长和乙醇生产的原因,开发一条绿色、低成本糖蜜乙醇生产途径。【方法】先在不同温度和初始糖浓度条件下,考察酿酒酵母原始菌株Saccharomyces cerevisiae A及其突变株Saccharomyces cerevisiae AQ的生长和乙醇生产性能差异,再以原位预处理前后糖蜜为发酵底物,测定突变株Saccharomyces cerevisiae AQ在不同培养基中的生长量、出芽率、乙醇产量、胞内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶、细胞质内ATP酶和线粒体内ATP酶活力,研究原位预处理糖蜜对其生理特性的影响。【结果】在高温发酵糖蜜过程中,突变株Saccharomyces cerevisiae AQ较原始菌株Saccharomyces cerevisiae A表现出更好的生长和乙醇发酵稳定性。当以原位预处理糖蜜作为Saccharomyces cerevisiae AQ唯一碳源时,其胞内SOD酶、过氧化物酶、细胞质内ATP酶和线粒体内ATP酶活力较以糖蜜原料为唯一碳源时分别提高2.51倍,0.92倍,1.80倍和1.45倍,乙醇收率为31.07%,较以糖蜜原料为唯一碳源时提高36.26%。【结论】突变株Saccharomyces cerevisiae AQ较原始菌株Saccharomyces cerevisiae A更适用于糖蜜发酵生产乙醇体系,且新型的原位预处理方法能通过增强Saccharomyces cerevisiae AQ在糖蜜培养基中的呼吸作用,提高菌株活力,从而进一步提高乙醇收率。     

虎纹蛙病毒的ATP酶基因克隆和序列分析

利用对应于蛙病毒—3型(FV3）ATP酶基因(ATPase)的162—178nt和1186—1174ntt碱基序列作为引物，采用PCR方法扩增得到虎纹蛙病毒(RTV)的ATP酶基因，并对该基因进行克隆、测序和分析。基因读码框大小为945hp，预计可编码一相对分子质量为35500的蛋白质。氨基酸序列比较结果，RTV的ATPase基因与虹彩病毒科蛙病毒属的代表种FV3的一致性最高，为87．9％，与该科其它脊椎动物病毒的一致性在50％-52％之间。ATP酶蛋白质结构域分析可知该基因编码的ATP酶含有Walker型ATP酶AAA族蛋白质的全部结构域，其中既具有Walker型ATP酶所具有的Walker a和Walker b保守区，还含有AAA族蛋白质基因所具有的SRH高度保守区，因此，该基因是一完整的活性蛋白编码基因。     

猪肝胆绿素还原酶的纯化及某些性质的研究

通过高速离心(105,000×g),硫酸铵分级分离、NADP—agaxose层析和SephadexG—100层析,从猪肝的胞浆中分离获得胆绿素还原酶.经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳表明,该酶达到均一程度,分子量约为47,000道尔顿.酶被纯化4200倍,回收率为38%.这种酶利用NADPH和NADH作为电子供体,对巯基试剂特别敏感.如DTNB、NEM、pCMB及IDA等,都能不同程度地抑制该酶的活性.由HgCl_2处理,该酶活性的抑制是不可逆的.该酶用NADPH或NADH作电子供体时的最适pH分别是pH7.4和pH7.0.     

泡桐叶绿体DNA的分离纯化与电镜观察

用差速离心和DNA酶处理的方法从泡桐叶片制得纯净、完整的叶绿体,经苯酚一氯仿抽提、RNaseA处理分离提取叶绿体DNA(ctDNA)。进行琼脂糖凝胶电泳得到单一的谱带,电镜观察泡桐叶绿体为不规则椭球体,直径约15～3μm,ctDNA为双螺旋环状分子,长度约42μm,估计其分子量约86～90×10~6。     

SIOC-AA-005的抗肿瘤作用机制研究

探讨SIOC-AA-005抗肿瘤的作用机制.采用测定HT-29 细胞线粒体膜流动性、线粒体ATP含量、线粒体ATP酶活性及NADH-CoQ氧化还原酶活性、细胞质膜NADH氧化酶活性的方法,对其作用机制进行了深入探讨;SIOC-AA-005在10 nmol/L剂量下可明显降低线粒体膜的流动性,并使线粒体膜电位显著升高;在此浓度下,SIOC-AA-005还可使HT-29细胞内的ATP耗竭,ATP酶活性受到抑制,线粒体中能量产生过程受阻.在胞外反应体系中,SIOC-AA-005对NADH-CoQ氧化还原酶有强烈的抑制作用,对细胞质膜NADH氧化酶也具有较强的抑制作用.SIOC-AA-005可能是通过抑制线粒体NADH-CoQ氧化还原酶、抑制细胞质膜NADH氧化酶以及线粒体ATP酶活性,从而使线粒体膜流动性下降,膜电位升高,细胞内ATP耗竭,最终使肿瘤细胞死亡。     

银杏叶片衰老过程中叶绿体光合能力的变化

以大田栽培的十年生雌性银杏植株为实验材料,研究自然条件下叶片衰老过程中叶绿体光合能力的变化.结果表明:叶绿体的光合能力随叶片的衰老持续下降,总叶绿素含量迅速下降,类胡萝卜素含量没有明显变化,而类胡萝卜素与叶绿素比值呈上升趋势,在衰老末期较为显著;叶绿体中ATP含量、叶绿体放氧活性、电子传递活性、光合磷酸化活性、Mg~(2+)-ATPase和Ca~(2+)-ATPase的活性均下降,且Ca~(2+)-ATPase活性明显弱于Mg~(2+)-ATPase活性;叶绿体内SOD,POD,APX和CAT四种抗氧化保护酶活性均呈先升后降的趋势,衰老后期活性最高,衰老末期四种抗氧化保护酶活性同时大幅下降,叶绿体在叶片衰老过程中具有较强活性氧清除的酶促能力.     

NADPH氧化酶NtrbohD参与烟草悬浮细胞ABA诱导的H2O2快速产生过程

研究了烟草BY-2悬浮细胞在脱落酸（ABA）诱导下产生过氧化氢（H2O2）的机制,发现ABA能够显著诱导H2O2快速产生,且H2O2主要是由超氧化物歧化酶催化超氧阴离子产生的．ABA处理可导致烟草悬浮细胞质膜NADPH氧化酶活性以时间依赖的方式快速增加,其增加的幅度和时间与ABA诱导H2O2积累一致,而且,这些增加的效应能够被NADPH氧化酶抑制剂碘二苯和咪唑显著抑制,说明质膜NADPH氧化酶参与烟草悬浮细胞H2O2快速积累过程．另外,用RT-PCR和蛋白印迹技术分析了烟草质膜NADPH氧化酶基因NtrbohD的表达水平,发现该基因在mRNA和蛋白水平的表达受ABA上调,表明NtrbohD参与烟草悬浮细胞ABA诱导H2O2快速产生过程．结果说明,ABA能够诱导悬浮细胞通过NADPH氧化酶快速产生活性氧,提示NAD-PH氧化酶和H2O2可能是植物细胞中ABA信号转导途径的重要成分。