植物的糖信号及其对碳氮代谢基因的调控

收稿　2001210212 修定　2002201215资助　国家自然科学基金项目(30170544)。

植物的糖信号及其对碳氮代谢基因的调控

谢祝捷1,2　姜　东1　戴廷波1　曹卫星1(1南京农业大学农学院,农业部作物生长调控重点实验室,南京

210095;2上海市农业科学院,上海市设施园艺技术重点实验室,上海201106)

Sugar Signal and Its R egulation on C/N Metabolism G ene in Plant

XIE Zhu 2Jie 1,2,J IAN G Dong 1,DAI Ting 2Bo 1,CAO Wei 2Xing 1(1Key L aboratory of Crops Grow th Regulation ,Minist ry of A 2griculture ,College of A gronomy ,N anjing A gricultural U niversity ,N anjing 210095;2S hanghai Key L aboratory of Protected Horticultural Technology ,S hanghai Academy of A gricultural Sciences ,S hanghai 201106)

提要　介绍了植物蔗糖和己糖转运蛋白(SU T 、HXT )及各自糖转运功能与调控,总结了不同糖类的胞内信号转导过程及其对碳、氮代谢基因表达调控的最新研究进展,同时分析了蛋白激酶如己糖激酶(HXK )、SNF1相关激酶(SnR K1)等在植物糖信号转导中的作用,以及糖信号与氮信号的互作及对同化物分配的调控。关键词　糖转运蛋白　蛋白激酶　信号转导　基因表达

植物果实(籽粒)、块茎(根)等贮藏器官积聚的淀粉和蛋白质的相对含量在作物种和品种间差异很大,同时还受环境条件和栽培措施的影响。实践证明育种和栽培措施可以改变作物贮藏器官内碳、氮同化物的分配比例。生理学家一直在研究作物和土壤、水分等环境因素互作影响产量、品质形成的机理,生物技术学家也正探索运用基因工程手段对此加以改良。为此,首先需要了解植物如何感知碳、氮代谢产物信号,并引发复杂的分子响应及生理生化反应,特别是种子、块茎和果实细胞如何感知碳、氮同化物,信号如何在胞内转导并调控相应基因的表达,最终导致贮藏器官细胞作出对同化物的转运、分配和利用的分子响应及生理生化反应。

近年来的研究表明,在高等植物中,蔗糖及其衍生物不仅是光合同化物与能量的运输和贮藏形式,而且是能被植物细胞感知,进而调控基因表达和影响生理生化进程的强有力的信号分子。本文介绍糖的转运、胞内信号转导及其对碳、氮代谢基因表达的调控。1　糖转运蛋白及糖转运的调节 在大多数植物中,蔗糖是糖类从源运输到库的主要形式,己糖则包括多种重要的糖中间代谢产物。它们分别由蔗糖转运蛋白(SU T )家族和己糖转运蛋白(HXT )家族感知并控制转运。这些转运蛋白沿代谢途径定位于关键位置,从而形成一个直接控制同化物运载和分配的有效调节机制。图1显示了蔗糖转运蛋白和己糖转运蛋白在源、库中的分布和作用。糖转运蛋白参与了糖和膜内外H +

的共向转运,属次级转运系统。有多个在植物源库、组织中表达的糖转运蛋白基因已被克隆[1～3]。

研究表明,SU T 参与韧皮部长距离运输中蔗糖的装卸载。SU T1在筛管中的定位研究结果显示,蔗糖在茄科植物韧皮部中的装载是直接由质外体向筛管分子跨膜转运的[4]。在番茄、烟草、马铃薯、拟南芥、胡萝卜、水稻和大豆等多种植物中,已鉴定出相应的S U T 基因,这些S U T 基因均来源于一个单基因家族。蔗糖转运蛋白在源器官如叶中大量表达。蔗糖经韧皮部运转后,输入种子、根、花粉等器官的库组织,同样在这些组织中S U T 基因表达。蔗糖转运蛋白可将蔗糖直接转运入库细胞或控制库强的蔗糖回收体(retrieval )中,这表明SU T 对蔗糖在叶中韧皮部的装载和库中的卸载具有双重作用。另外,利用反义技术分析S U T 表达受抑制的转基因植株也证实,SU T1对蔗糖在马铃薯、烟草等多种植物中的运转分配非常重要[5,6]。在马铃薯反义SU T1转基因植株中,蔗糖的韧皮部质外体装载受限,叶中蔗糖和淀粉含量比野生型增加了5～10倍,己糖含量增加更高。由于运输到库器官中的碳水化合物减少,根的生长、块茎产量及表观品质降低。新近鉴定出的该家族一些成员还直接参与一些生理过程,如供给花粉营养等[7]。大量的研究结果显示,SU T 活性在细胞和亚细胞水平

图1　高等植物中糖的运转和糖转运蛋白的分布

suc:蔗糖;gluc:葡萄糖;fruc:果糖;triose2P:磷酸丙糖。

上被高度地调节,以响应蔗糖浓度的变化、昼夜节律和植物激素的刺激[1]。

另一类转运蛋白家族即己糖类转运蛋白(HXT),它们在不同植物种中具有广泛的单糖底物,如D2葡萄糖、32氧2甲基2葡萄糖、22脱氧2D2葡萄糖、D2甘露糖和D2果糖。第一个高等植物HX T基因的克隆是用小球藻(Chlorella kessleri)的HX T 基因经异源杂交获得的[8,9]。已从拟南芥中鉴定出含26个基因的转运蛋白家族,从其它植物中也分离出多基因的转运蛋白家族。HXT在库组织中的表达证实同化物在韧皮部卸载中也存在质外体机制,即蔗糖可以直接从韧皮部释放到质外体中,并在此被胞间蔗糖转化酶分解为单糖,随即被各自的HXT转运进入库细胞。这一类家族成员受植物激素。生物和机械胁迫的调节,且极具可调性以适应不同己糖转运的需要[1]。

显然,蔗糖浓度水平能够调节SU T活性,这种调控发生在转录水平上,也可以发生在蛋白质表达水平上。如在甜菜中,高浓度蔗糖导致BvSU T蔗糖转运蛋白活性降低,同时其稳态mRNA水平下降[10]。又如,对马铃薯的St SU T1和拟南芥的At2 SUC2研究显示,尽管源、库中转运蛋白在转录水平上相近,但源器官质膜上的糖转运生化活性明显高于库[6,11]。另外,由于蔗糖、己糖转运器和韧皮部卸载中起作用的胞壁蔗糖转化酶都能受激素调节,因此推测激素信号转导与糖运转之间可能存在某

些联系。Smeekens[12]系统阐述了糖信号与植物激素信号间可能存在的联系。这些复杂信号的转导和响应的互作过程称为对话(crosstalk,即信息“汇通”)。

糖的转运能够自动调控以适应植物生长发育进程的需要,例如分别处于生长阶段或已成熟的叶中的H+2蔗糖共转运活性存在明显差异[11]。近年来的大量研究表明,很多S U T和HX T基因在源、库组织中的表达具有高度专一性。例如己糖和蔗糖代谢分别对应库器官(如种子)中的不同发育阶段,即发育胚的细胞分裂分化阶段和贮藏物质的积聚阶段。可以推测编码HXT和SU T及糖代谢相关酶基因的表达具有时空特异性。同化物的装卸载和转运能力、源合成能力及库需求能力对植物的生长发育均至关重要。研究表明,在丙酮酸脱羧酶过量表达的植株中,碳水化合物输出率增加10倍,这显示对同化物装卸载的增量调节潜力很大。但目前对其调控措施的了解还非常有限。因此,深入研究H+2SU T/HXT的专一性表达及其调控,对探索同化物的运转、分配途径意义重大。

2　糖信号的转导及对基因表达的调控

高等植物中,蔗糖和己糖通过多种信号途径调节大量基因的表达,为植物适应环境条件的变化提供相应机制,并控制重要的生理和发育进程,如光合作用、同化物的合成分配和开花(图2)。现已克隆出拟南芥的许多糖调节基因,鉴定出许多突变体并已用于糖信号研究[12]。这些突变体的鉴定筛选方法可归纳为:(1)报告基因鉴定法,如将糖诱导或糖抑制基因的启动子与GUS或L U C融合后转入拟南芥植株,以筛选糖信号响应的突变体,这种方法筛选出的有sun和rsr等突变体;(2)糖诱导基因的生理效应鉴定法,如利用糖诱导的β2淀粉酶基因表达活性鉴定出lba,利用糖浓度对植株生长影响鉴定出gi n和cai等突变体,以及通过己糖激酶(HXK)只能利用部分种类己糖作底物,从而抑制萌发,分离出m ig、sig、gss、sss等突变体

。

图2　糖信号在胞内的转导及对基因表达的调控途径

HXT:已糖转运蛋白;SU T:蔗糖转运蛋白。

蔗糖专一性调控的基因包括拟南芥亮氨酸拉链基因、农杆菌转录因子A TB2和rolC基因。蔗糖还可以抑制一些编码光合基因的转录,如叶绿素a/b结合蛋白(CAB)、核酮糖21,52二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)和质体蓝素(plastocyanin)等基因,另外,高浓度蔗糖能在转录水平上调节甜菜SU T(Bv2 SU T)的稳态mRNA水平[13,14]。值得注意的是,转运入胞内的蔗糖通常可降解为葡萄糖,参与己糖激酶依赖性转导途径。

根据是否依赖己糖激酶(HXK),将己糖专一性调控基因表达的信号转导途径分为己糖激酶依赖性转导途径和非依赖性转导途径[1,14]。碳水化合物响应基因又可分为饱和激发型和饥饿激发型两类响应基因:饱和激发型基因在糖浓度水平高于一定浓度时,刺激基因的表达,称为饱和响应;饥饿激发型基因在碳水化合物缺少时被诱导,称为饥饿响应。己糖激酶依赖性转导途径中的HXK在一类典型的饥饿激发型基因糖信号转导和响应过程中起作用(图2),即当HXK的己糖底物如22脱氧葡萄糖、甘露糖、D2葡萄糖存在时,经相应的专一HXT 转运入膜内后,通过己糖激酶而磷酸化。磷酸化的己糖本身并不直接抑制基因表达,而是通过抑制己糖激酶的活性,从而阻断22脱氧葡萄糖、甘露糖依赖性基因的表达;当缺乏这类己糖底物时,HXK不能够将己糖磷酸化,基因被诱导,从而实现“饥饿响应”。这些基因包括控制光合的基因和参与乙醛酸循环的基因。Jang等[15]研究拟南芥植株被抑制的A t HX K1和A t HX K2基因的转基因反义表达中,观察到其中一些典型的饥饿响应基因如R ubisco和CA B等的葡萄糖依赖性表达特性明显减弱,即基因表达对葡萄糖浓度的敏感性降低,进一步证实HXK参与植物胞内糖信号转导。有趣的是,过量表达酵母菌HXK基因的拟南芥植株,与受抑制表达的At HX K反义基因的植株相似,也同样未产生饥饿响应。

在HXK非依赖性信号途径中,由于62脱氧葡萄糖、32氧2甲基葡萄糖等己糖不是HXK的底物,故不经过HXK磷酸化,而可能是通过调控己糖转运以控制其浓度水平,所调控的基因是一类典型的饱和响应基因。如G odt等[16]发现红藜(Chenopdi2 um rubrum)悬浮细胞中的蔗糖合成酶基因和蔗糖转化酶基因表达为62脱氧葡萄糖所诱导;在转基因拟南芥中,32氧2甲基葡萄糖激活与β2葡糖苷酸酶基因结合的patati n classⅠ启动子[17]。

糖信号是胞内信号网络的一部分。尽管糖类是许多基因表达的重要调节因子,但除上述的可能途径外,人们对其信号转导的其它中间步骤还知之甚少。植物胞内信号转导途径非常复杂,但与动物和真菌相似,很多参与信号途径的蛋白质都被磷酸化和去磷酸化调控,两者分别由蛋白激酶和蛋白磷酸化酶催化,使靶蛋白活性发生相当大的变化。由于两个反应方向相反且相对独立,因此称其为生物开关。除以上介绍的HXK外,研究表明可能还有多种同时受Ca2+调节的蛋白激酶参与糖类不同途径的信号转导。如甘薯的sporam i n和β2淀粉酶基因的表达中,分别用蛋白质磷酸化酶和Ca2+抑制剂处理,结果糖专一性诱导作用降低,表明蛋白激酶和Ca2+参与以上基因表达[18,19]。又如,抑制剂处理蛋白激酶,可促进糖依赖性的R ubisco表达[20]。另据报道,经糖处理后,一个定位于烟草叶组织质膜上的Ca2+依赖性蛋白激酶水平会升高[21]。

总之,胞内蛋白激酶网络与计算机中央处理器相似,信号途径的汇集通过相对少量的主要蛋白激酶生物开关后,可能会变得清晰。以下介绍糖信号转导中的一个重要的激酶SnR K(SNF1相关激酶),它可能对植物细胞内糖信号和代谢分配的整体调控起关键作用。

3　Sn RK1在植物糖信号转导中的开关作用

诱导酵母菌(S accharom vces cerevisi ne)反应最有效的糖是葡萄糖,当葡萄糖水平达到一定浓度时,很多基因表达关闭;缺乏葡萄糖时,这些基因表达又开启。一种称为蔗糖非发酵的蛋白激酶(源于缺乏它的酵母细胞不能利用蔗糖而首先分离出来,简称SNF1),有葡萄糖时受抑制,并对所有已知的葡萄糖依赖性抑制效应起调控作用,是这一途径的关键性开关[22]。SNF1不仅有调节编码碳水化合物代谢酶基因表达的功能,还能调节大量代谢酶如乙酰辅酶A羧化酶(ACC)和糖原合成酶等活性。在植物中已鉴定出与SNF1相似的蛋白激酶,称为SnR K(SNF1相关激酶)。它分为3个亚族(SnR K1、2、3),其中SnR K1与SNF1在结构功能上的亲缘关系最近。SnR K1亚族的一些成员在模式植物拟南芥和黑麦、大麦、马铃薯、甜菜、小麦及烟草等一些重要的作物中相继发现,并且可能存在于所有植物中[23]。

现已清楚,SNF1及SnR K1可直接在转录水平上调控蔗糖合成酶基因的表达而控制碳水化合物代谢(图2)。研究表明,马铃薯叶中S nR K1活性对蔗糖合成酶基因的正常表达是必需的。马铃薯S nR K1基因经反义修饰后,在表达反义序列的转基因块茎中SnR K1活性降低,催化蔗糖转化为己糖的蔗糖合成酶活性也降低,且不可为表达反义序列的转基因叶片中的蔗糖所诱导。而在正常块茎中,蔗糖合成酶基因的表达正常,且能为叶中的蔗糖所诱导[24,25]。蔗糖合成酶是马铃薯块茎中最重要的糖代谢酶,在许多作物贮藏器官中蔗糖和淀粉代谢也起关键作用。

SnR K1家族不但直接调节在植物碳水化合物代谢中具有重要地位的蔗糖合成酶基因表达,而且还能通过磷酸化作用调节一些重要代谢酶活性。目前已发现3种重要的代谢酶可作为SnR K1家族的胞内底物,这些酶经磷酸化后影响自身的生理活性。它们是32羟基232甲基戊二酰2辅酶A还原酶(HM G2CoA还原酶)[26,27]、磷酸蔗糖合成酶(SPS)[28]和硝酸还原酶(NR)[28,29]。SPS和NR是植物中非常重要的代谢酶。SPS是叶片中催化蔗糖合成的一个关键酶;NR催化硝酸盐还原成亚硝酸盐,是氮素同化过程中最重要的酶之一。HM G2 CoA还原酶催化HM G2CoA还原成甲羟戊酸(MVA),这一步是所有类异戊二烯的前体异戊烯焦磷酸合成的关键限速步骤。类异戊二烯是植物化学家非常感兴趣的物质,它包括多种重要的次生代谢物如可溶性维生素、植物固醇和色素等。这些物质的水平影响果实和植物油料的营养品质、风味和色泽。蛋白激酶SnR K1对以上3种具有重要生理效应的底物酶活性均有调节作用,这为人们协同调控糖、氮化合物及多种次生代谢物的代谢提供了新的思路。

根据以上发现,可以推测SnR K1家族是植物糖信号转导和代谢途径中的一个关键性开关[23]。在一些作物中,人们已开展了此调控系统组成的遗传改良,以期通过SnR K1调控上述生化合成途径。4　糖信号与氮信号的互作及对同化物分配的调控 在很多情况下,植物中碳、氮代谢常为光合产物的碳架而相互竞争着。蔗糖和氨基酸在各自信号途径和代谢中的配合是植物正常生长发育所必须的。这一关系在玉米籽粒发育突变体中已得到证明。如bt2由于腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP GPPase)小亚基的缺失,不但玉米籽粒干重(主要是淀粉)下降58%,而且贮藏蛋白含量也下降67%;贮藏蛋白合成缺失的opaque22突变体,籽粒干重下降35%;转基因植株的淀粉合成水平改变,其贮藏蛋白的水平也相应改变[30]。

糖信号与氮信号的互作研究已取得一些进展。研究拟南芥的体系显示:光照时,光合作用可提供充足的碳架,谷氨酰胺优先合成;暗中,由于碳水化合物有限,转运的主要是天冬酰胺。因此谷氨酰胺合酶的基因表达受光、蔗糖和氨基酸的诱导,而对谷氨酰胺有依赖性的天冬酰胺合酶受光和蔗糖抑制,同时受谷氨酰胺、谷氨酸、天冬酰胺和黑暗的诱导[31]。如上所述,SnR K1蛋白激酶控制碳代谢的关键酶蔗糖合成酶,同时该激酶还调节其磷酸化作用靶酶NR的活性。有研究显示,在离体烟草叶片中加入蔗糖后,NR活性、氮同化和氨基酸合成显著增强[32]。但这只是一种初步结果,尚需更多的证据证实SnR K1蛋白激酶在其中的作用。综上所述,由于谷氨酰胺合酶、天冬酰胺合酶和硝酸还原酶基因等受糖激活或阻遏,表明糖与氮代谢之间存在调控关系。

最近的研究表明,拟南芥胞质中谷胺酰胺合酶(GS1)受22酮戊二酸(22OX)的调控,而叶绿体中游离形态的谷氨酰胺合酶(GS2)表达则不受22OX调控[33]。从总体上讲,上述调控机制能确保碳架/氨基酸(或硝酸盐)相对较高的比值。此外,研究还表明,硝酸盐不需进一步代谢便可在输入后作为信号而调节很多的碳水化合物代谢进程如三羧酸(TCA)循环和淀粉代谢[34,35],因而不同的糖和氮信号转导途径可以相互响应。总之,糖和氮信号互作是相当复杂的,推测糖信号可能在多个节点和不同水平上对植物体内氮代谢进行调控。

5　结语

近10年来,糖信号转导中的相关分子已初见端倪,植物信号转导中获得突变体的方法和分子克隆方法在糖信号研究中已得到成功的应用。突变体已成为分析植物糖信号感知途径及生理功能的重要工具。各种高效分子克隆技术的应用,使与已知酵母菌糖感知信号分子同源的一些植物基因得到克隆和鉴定,并在多种植物中异源表达,如植物的各种糖转运蛋白、蛋白激酶HX K和S nR K1基因家族等[12,36,37]。另外,人们也已广泛运用基因反义表达技术,研究编码信号分子基因的确切功

能。作为复杂的植物信号网络的一部分,糖信号系统及其它信号系统(如激素和氮信号等)的对话机制及其在调控植物体整个生命进程的作用也急待研究,对其探索将是艰巨的。

相对于某些质量性状来说,作物产量和品质性状在遗传背景和调控途径上更具复杂性,大幅度改良这些性状的要求愈加迫切。碳和氮总量的变化会改变收获器官的淀粉、蛋白质含量与比例等参数,这些参数均影响收获产品的品质和加工用途。植物生理学家和生物技术学家急需在协同调控碳和氮在不同贮藏器官及贮藏物质间的分配方面获得新思路,以不断适应食品生产者、加工者和消费者的专门需求。这需要进一步研究阐明碳和氮代谢产物的运转,以及它们的信号感知和转导过程。其中对重要的“生物开关”———若干蛋白激酶,如SnR K1蛋白激酶对其底物(代谢酶和转录因子)的调控机制的研究,糖和氮信号互作的研究,可能为品质和产量的遗传改良以及栽培调控提供生理学和分子生物学方面的依据。

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?问题解答?

关于细胞水势问题

问题　“有一被水充分饱和的细胞,将其放入比细胞液浓度低50倍的溶液中,则体积不变。”请问这一说法是否正确?

现有两种回答。一种认为这个说法错误。因为细胞“被水充分饱和”后,水势为0,与纯水水势相等,而外界溶液浓度尽管比细胞液浓度低,但水势低于0,故水应由细胞向外界溶液运动,即细胞失水,因此细胞体积应变小。同时其水势降低,直至与外界溶液水势(渗透势)相等。关于这一点,教科书上是这样写的:“知道任何两个部位的水势,就可确定水分运转的方向,因此水分运动的动力就是供应水分的部位与接受水分部位之间的水势差。”

另一种回答认为此说法正确。理由是“细胞压力势的存在阻止了渗透势较低的细胞进一步吸水,故而体积不变。”

不知对这两种相反的回答,应如何认识?(沈阳农业大学陈攀栋)

解答　植物细胞的水势由渗透势、压力势、衬质势组成。由于衬质势很小,一般主要考虑渗透势和压力势。压力势是细胞吸水后体积增大所造成的细胞壁对细胞的压力,一般是正值。当细胞发生质壁分离时,压力势就成为负值。渗透势是细胞液浓度(主要是液泡中溶质)引起的一种吸水的动力,前面要加负号,所以总是小于0。

问题中“被水饱和的细胞”,应该理解为将植物

细胞放到纯水中(纯水的水势为0),因细胞不断吸水,随之细胞体积逐渐增大,压力势也逐渐增大,一直到渗透势和压力势大小相等。此时细胞体积最大,细胞的水势与纯水一样为0,不可能再吸收水分。

当将此细胞放入比细胞液浓度低50倍的溶液中,体积是否会变?这要看该溶液的水势是否为0。从数学上来计算不可能到0,比细胞液浓度再低1000、10000倍也总是0.0……(小数点后多几个0而已),即外界溶液总有一定的渗透势,加一个负号,水势就是一个负值,比细胞的水势小。所以水从水势高流向水势低,而从细胞中出来,一直到与外面溶液的水势相等。因此结果应该是体积变小。

至于另一种回答,“细胞压力势的存在阻止了渗透势较低的细胞进一步吸水……”,可能是着眼于植物细胞在某一时刻的渗透势与压力势相等时,细胞就不再吸水。或者说植物细胞尽管有渗透势存在,但因存在相等的压力势,因而阻止了细胞吸水。但问题是不再吸水的细胞,仍有失水的可能,也会造成细胞体积的变化。假如把问题中最后的“体积不变”,改为“体积不会变大”或“不会吸水”,那么这个说法就是正确的了。(《植物生理与分子生物学学报》、

《植物生理学通讯》编辑部周兆康)

有机质的测定 重铬酸钾氧化外加热法

FHZDZTR0046 土壤 有机质的测定 重铬酸钾氧化外加热法 F-HZ-DZ-TR-0046 土壤—有机质的测定—重铬酸钾氧化外加热法 1 范围 本方法适用于土壤有机质的测定和土壤碳氮比的计算。 2 原理 土壤有机质包括各种动植物残体以及微生物及其生命活动的各种有机产物，它在土壤中的累积、移动和分解的过程是土壤形成作用中最主要的特征。土壤有机质不仅能为作物提供所需的各种营养元素，同时对土壤结构的形成和改善土壤物理性状有决定作用，因此是一项基础分析项目。土壤有机质的分析采用测定有机碳再乘以一定换算系数而求得。土样用重铬酸钾加热消煮，使有机质中的碳氧化成二氧化碳，而重铬酸离子被还原成三价铬离子，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，然后根据有机碳被氧化前后重铬酸离子量的变化，就可算得有机碳和有机质的含量。 3 试剂 3.1 重铬酸钾标准溶液：0.8000mol/L ，称取经150℃烘干2h 的39.2248g 重铬酸钾（K 2Cr 2O 7） ，精确至0.0001g ，加400mL 水，加热溶解，冷却后，加水稀释至1000mL 。 3.2 硫酸亚铁铵标准溶液：0.2mol/L ，称取80g 硫酸亚铁铵[Fe(NH 4)2(SO 4)2·6H 2O]，溶解于水，加15mL 硫酸（ρ1.84g/mL ），再加水稀释至1000mL 。 标定：吸取10.00mL 重铬酸钾标准溶液置于250mL 锥形瓶中，加入40mL 水和10mL 硫酸（1+1），再加3滴~4滴邻菲啰啉指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液由橙黄色经蓝绿色至棕红色为终点。同时做空白试验。 硫酸亚铁铵标准溶液浓度按下式计算： 211V V V C C ?×= 式中： C ——硫酸亚铁铵标准溶液浓度，mol/L ； C 1——重铬酸钾标准溶液浓度，mol/L ； V 1——重铬酸钾标准溶液体积，mL ； V 2——硫酸亚铁铵标准溶液用量，mL ； V 0——空白试验消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积，mL 。 3.3 N-苯基邻胺基苯甲酸指示剂：称取0.2g N-苯基邻胺基苯甲酸（C 13H 11O 2N ），溶于100mL 2g/L 碳酸钠溶液中，稍加热并不断搅拌，促使浮于表面的指示剂溶解。 3.4 邻菲啰啉指示剂：称取 1.485g 邻菲啰啉（C 12H 8N 2·H 2O ）和0.695g 硫酸亚铁 （FeSO 4·7H 2O ） ，溶于100mL 水中，形成的红棕色络合物贮于棕色瓶中。 3.5 硫酸，（ρ 1.84g/mL ）。 3.6 硫酸银，研成粉末。 4 仪器 4.1 硬质试管，25mm ×100mm 。 4.2 注射器，5mL 。 4.3 油浴锅，内装固体石蜡或植物油。 4.4 温度计，250℃。 4.5 铁丝笼架，形状与油浴锅配套，内设若干小格，每格内可插一支试管。 4.6 锥形瓶，250mL 。

糖的分解代谢

第八章（糖代谢）习题 一、选择题(指出下列各题中哪个是错的) 1．关于糖酵解 a．Mg2+与A TP形成复合物Mg2+-A TP参加磷酸化反应b．碘乙酸可阻抑糖酵解途径 c．砷酸盐可抑制糖酵解进行 d．2，3—二磷酸甘油酸作为辅因子起作用 e．最重要的调节酶是磷酸呆糖激酶 2．关于三羧酸循环 a．是糖、脂肪及蛋白质分解的最终途径 b．丙酮酸脱氢酶系分布在线粒体基质中 c．乙酰CoA及NADH可抑制丙酮酸脱氢酶系 d．环中所生成的苹果酸为L型 e．受A TP／ADP比值的调节 3．关于磷酸戊糖途径 a．碘乙酸及氟化物可抑制糖的氧化 b．6—磷酸葡萄糖脱氢的受体是NADP+ c．转酮酶需要TPP作为辅酶 d．该途径与光合作用碳代谢相通 e．5—磷酸核糖是联系核苷酸及核酸代谢的关键分子4．关于糖醛酸途径 a．参与糖醛酸合成的核苷酸为UTP b．由UDP-糖醛酸可合成黏多糖 c．人体内UDP-糖醛酸可以转化为抗坏血酸 d．糖醛酸途径与磷酸戊糖途径相通 e．糖醛酸具有解毒作用 二、判断是非(正确的写对，错误的写错) 1．发酵可以在活细胞外进行。 2．催化A TP分子中的磷酰基转移到受体上的酶称为激酶。 3．变位酶和差向异构酶是同工酶。 4．葡萄糖激酶受．G-6-P负调控。 5．动物体中乙酰CoA不能作为糖异生的物质。 6．分解糖原的去分枝酶和转移酶是同一个酶。 7．糖原合成时需要糖原起始合成酶及引发蛋白参与。 8．1，6—二磷酸果糖是磷酸果糖激酶的别构活化剂，可消除A TP对它的制。9．控制糖异生途径关键步骤的酶是丙酮酸羧化酶。 10．合成果聚糖的前体物质是蔗糖。 11．柠檬酸循环是分解与合成的两用途径。 ]2．转醛酶的作用机理中的关键步骤是形成希夫氏碱。 13．在糖类物质代谢中最重要的糖核苷酸是ADPG。 14．合成支链淀粉a(1→6)键的酶是R酶。 15．淀粉、糖原、纤维素的生物合成均需“引物”存在。 16．线粒体中存在两种异柠檬酸脱氢酶分别以NAD+和NADP+为电子受体。17．联系糖原异生作用与三羧酸循环的酶是丙酮酸羧化酶。 18．糖原异生作用的关键反应是草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸的反应。

糖脂代谢病的发病机制多重打击学说

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/e8630537.html, 糖脂代谢病的发病机制:多重打击学说 作者：华爽吕明慧刘倩颖何兴祥荣向路叶得伟郭姣 来源：《世界中医药》2019年第03期 摘要;血糖異常、血脂异常、非酒精性脂肪肝、超重、高血压、动脉粥样硬化性心脑血管病等代谢性疾病发病率居高不下，是世界性难题。临床流行病学研究目前已证实，2型糖尿病、高脂血症等代谢性疾病常合并发生，但目前对导致上述代谢异常发生的分子机制尚未阐明，并制约了综合防控疗效优良的创新药物和诊疗手段的研发。郭姣教授率团队基于大样本临床流行病学、转化研究数据，提出“糖脂代谢病”创新理论，认为上述代谢异常以糖、脂代谢紊乱为特征，发病过程由遗传、环境、精神等多种因素参与，以神经-内分泌失调、胰岛素抵抗、氧化应激、炎性反应、肠道菌群失调为核心病理，以高血糖、血脂失调、非酒精性脂肪肝、超重、高血压及动脉粥样硬化等单一或合并出现为主要临床表现特点。本文综合神经-内分泌-免疫紊乱、胰岛素抵抗、氧化应激、炎性反应、肠道菌群失调等环节与糖脂代谢异常及其诱发多器官病变的病理机制的研究进展，提出糖脂代谢病发病机制的“多重打击学说”。该学说对于揭示多种代谢异常发生的核心、共性分子机制及从病证结合角度阐释中医证候的生物学本质具有重要意义。 关键词;糖脂代谢病;发病机制;神经-内分泌轴;胰岛素抵抗;氧化应激;代谢性炎性反应;肠道 菌群失调 The Multiple-hit Pathogenesis of Glucolipid Metabolic Disorders Hua Shuang1，2，3，Lyu Minghui1，2，3，Liu Qianying1，2，3，He Xingxiang2，Rong Xianglu1，2，3，Ye Dewei1，2，3，Guo jiao1，2，3 （1 Joint Laboratory between Guangdong and Hong Kong on Metabolic Diseases，Guangdong Pharmaceutical University，280 Waihuan Road East，Guangzhou Higher Education Mega，Guangzhou 510006，China; 2 Guangdong Metabolic Disease Research Center of Integrated Chinese and Western Medicine，Guangdong Pharmaceutical University，280 Waihuan Road East，Guangzhou Higher Education Mega，Guangzhou 510006，China; 3 Institute of Traditional Chinese medicine，Guangdong Pharmaceutical University，280 Waihuan Road East，Guangzhou Higher Education Mega，Guangzhou 510006，China） Abstract;The high prevalence and incidence of hyperglycemia，dyslipidemia，nonalcoholic fatty liver disease，obesity，hypertension，atherosclerosis and its related cardiovascular diseases has emerged as one of leading causes of morbidity and mortality worldwide.Epidemiological data well established that two or several above-mentioned metabolic disorders usually co-exist in obese subjects.However，the mechanisms underlying the co-existence of these metabolic disorders have not been well characterized currently，exerting negative effect on the development of new drugs and therapeutic approaches for these diseases.Based on the data from epidemiological and translational

植物代谢组学的研究方法及其应用

植物代谢组学的研究方法及其应用 ★★★ BlueGuy(金币+3)不错，谢谢！ 近年来，随着生命科学研究的发展，尤其是在完成拟南芥(Arabidopsis thaliana) 和水稻(Oryza sativa) 等植物的基因组测序后，植物生物学发生了翻天覆地的变化。人们已经把目光从基因的测序转移到了基因的功能研究。在研究DNA 的基因组学、mRNA 的转录组学及蛋白质的蛋白组学后，接踵而来的是研究代谢物的代谢组学(Hall et al.，2002)。代谢组学的概念来源于代谢组，代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物，代谢组学则是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科(Goodacre，2004)。它是以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为手段，以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支。 代谢物是细胞调控过程的终产物，它们的种类和数量变化被视为生物系统对基因或环境变化的最终响应(Fiehn，2002)。植物内源代谢物对植物的生长发育有重要作用(Pichersky and Gang，2000)。植物中代谢物超过20万种，有维持植物生命活动和生长发育所必需的初生代谢物；还有利用初生代谢物生成的与植物抗病和抗逆关系密切的次生代谢物，所以对植物代谢物进行分析是十分必要的。 但是，由于植物代谢物在时间和空间都具有高度的动态性(stitt and Fernie，2003)。尤其是次生代谢物种类繁多、结构迥异，且产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性，难于进行分离分析，所以人们一直在寻找更为强大的检测分析工具。在代谢物分析领域，人们已经提出了目标分析、代谢产物指纹分析、代谢产物轮廓分析和代谢表型分析、代谢组学分析等概念。20世纪90年代初，Sauter 等(1991)首先将代谢组分析引入植物系统诊断，此后关于植物代谢组学的研究逐年增多。随着拟南芥等植物的基因组测序完成以及代谢物分析手段的改进和提高，今后几年进入此研究领域的科学家和研究机构将越来越多。 1研究方法 代谢组学分析流程包括样品制备、代谢物成分分析鉴定和数据分析与解释。由于植物中代谢物的种类繁多，而目前可用的成分检测和数据分析方法又多种多样，所以根据研究对象不同，采用的样品制备、分离鉴定手段及数据分析方法各不相同。 1.1样品制备 植物代谢物样品制备分为组织取样、匀浆、抽提、保存和样品预处理等步骤(Weckwerth and Fiehn，2002)。代谢产物通常用水或有机溶剂(如甲醇和己烷等)分别提取，获得水提取物和有机溶剂提取物，从而把非极性的亲脂相和极性相分开。分析之前，通常先用固相微萃取、固相萃取和亲和色谱等方法进行预处理(邱德有和黄璐琦，2004)。然而植物代谢物千差万别，其中很多物质稍受干扰结构就会发生改变，且对其分析鉴定所采用的设备也不同。目前还没有适合所有代谢物的抽提方法，通常只能根据所要分析的代谢物特性及使用的鉴定手段选择合适的提取方法。而抽提时间、温度、溶剂成分和质量及实验者的技巧等诸多因素也将影响样品制备的水平。

碳氮比的测定实验方案

碳氮比的测定 1.实验目的：测定过滤槽中碳氮比 2.实验原理和步骤 2.1测定总氮 2.1.1原理 在60℃以上水溶液中，过硫酸钾可分解产生硫酸氢鉀和原子态氧，氮污染人为来源，硫酸氢鉀在溶液中离解而产生氢离子，故在氢氧化钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。氮的最低检出浓度为0.050mg／L，测定上限为4mg／L。本方法的摩尔吸光系数为 1.47×103L·mo1－1·cm－1。测定中干扰物主要是碘离子与溴离子，碘离子相对于总氮含量的2.2倍以上，溴离子相对于总氮含量的3.4倍以上有干扰。分解出的原子态氧在120~124℃条件下，可使水样中含氮化合物的氮元素转化为硝酸盐，并且在此过程中有机物同时被氧化分解，可用紫外分光 光度法于波长220和275nm处，分别测出吸光度A 220及A 275 按下式求出校正吸光 度A：A = A 220 - A 275 按A的值查校准曲线并计算总氮的含量。 2.1.2 试剂 （1）碱性过硫酸钾溶液：称取40g过硫酸钾，另称取15g氢氧化钠，溶于水中，稀释至1000mL，因为过硫酸钾固体较难溶解，可在电热加热器中加热，并不断搅拌以加速其快速溶解。待全部溶解后将其冷却至室温，再碱性过硫酸钾溶液存放在聚乙烯瓶内。 （2）硝酸钾标准储备液，C N =100mg/L：硝酸钾在105~110℃烘箱中干燥3小时，在干燥器中冷却后，称取0.7218g，溶于蒸馏水中，移至1000mL容量瓶中，用水稀释至标线在1~10℃暗处保存，（硝酸钾溶液见光易分解）或加入1~2mL三氯甲烷保存，可稳定6个月。 2.1.3 实验仪器 （1）T6紫外分光光度计及10mm石英比色皿 （2）具玻璃磨口塞比色管，25ml （3）立式高压灭菌器 2.1.4 实验过程 2.1.4.1水样预处理 采样：在金湖各个不同地点才金湖水样，在水样采集后立即放于低于4℃的条件下保存，保存时间不得超过24小时。当水样放置时间较长时，可在1000mL水样中加入约0.5mL硫酸 密度为1.84g/mL），酸化到pH小于2，并尽快测定。样品可储存在玻璃瓶中。2.1.4.2水样的测定

生物化学糖代谢知识点总结

各种组织细胞 体循环小肠肠腔 第六章糖代谢 糖(carbohydrates)即碳水化合物，是指多羟基醛或多羟基酮及其衍生物或多聚物。 根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类： 单糖：葡萄糖（G ）、果糖（F ），半乳糖（Gal ），核糖 双糖：麦芽糖（G-G ），蔗糖（G-F ），乳糖（G-Gal ） 多糖：淀粉，糖原（Gn ），纤维素 结合糖: 糖脂 ，糖蛋白 其中一些多糖的生理功能如下： 淀粉：植物中养分的储存形式 糖原：动物体内葡萄糖的储存形式 纤维素：作为植物的骨架 一、糖的生理功能 1. 氧化供能 2. 机体重要的碳源 3. 参与组成机体组织结构，调节细胞信息传递，形成生物活性物质，构成具有生理功能的糖蛋白。 二、糖代谢概况——分解、储存、合成 三、糖的消化吸收 食物中糖的存在形式以淀粉为主。 1.消化 消化部位：主要在小肠，少量在口腔。 消化过程：口腔 胃 肠腔 肠黏膜上皮细胞刷状缘 吸收部位：小肠上段 吸收形式：单糖 吸收机制：依赖Na+依赖型葡萄糖转运体（SGLT ）转运。 2.吸收 吸收途径：

过程 2 H 2 四、糖的无氧分解 第一阶段：糖酵解 第二阶段：乳酸生成 反应部位：胞液 产能方式：底物水平磷酸化 净生成ATP 数量：2×2-2= 2ATP E1 E2 E3 调节：糖无氧酵解代谢途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行变 构调节。 生理意义： 五、糖的有氧氧化 E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD + 乳 酸 NADH+H + 关键酶 ① 己糖激酶 ② 6-磷酸果糖激酶-1 ③ 丙酮酸激酶 调节方式 ① 别构调节 ② 共价修饰调节 糖无氧氧化最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌收缩更为重要。 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。 ① 无线粒体的细胞，如：红细胞 ② 第一阶段：糖酵解途径 G （Gn ） 丙酮酸胞液

玉米雄穗碳氮代谢研究

玉米雄穗碳氮代谢研究 摘要:大田条件下,以农大364和郑单958为材料,对两种基因型玉米各生育时期雄穗可溶性糖?蔗糖以及可溶性蛋白质积累状况进行了研究?结果表明,随着玉米生育进程的推进,可溶性糖?蔗糖含量呈现先升后降的变化趋势,在散粉期达最高值,说明抽雄期至散粉期是一个碳水化合物积累的过程?可溶性蛋白质呈现不断下降的变化规律,成熟期降至最低值? 关键词:玉米;雄穗;可溶性糖;蔗糖;可溶性蛋白质 Study on Carbon and Nitrogen Metabolism of Tassel in Maize Abstract: Nongda 364 and Zhengdan 958 were adopted for testing the contents of soluble sugar, sucrose, and soluble protein in tassel of maize(Zea mays L.) under field condition. The results indicated that the contents of soluble sugar and sucrose in tassel of two genotypes increased first and then decreased, and reached the peak values at dispersal period, which suggested that it was a process of accumulation of carbohydrate from tasselling to dispersal period. The contents of soluble protein in tassel were in the trend of reduction along with the growing of maize, and attained lowest at mature period. Key words: maize(Zea mays L.); tassel; soluble sugar; sucrose; soluble protein 植物碳氮代谢是农业研究的重要问题[1],碳水化合物和含氮有机物分别是构成作物产量?品质的物质基础,其变化动态直接影响着植物光合产物的形成?转化以及矿质营养的吸收?蛋白质的合成等[2]?碳氮代谢强度和协调程度对作物生长发育?各类化学成分的形成与转化具有重要影响,直接或间接关系到作物产量和品质的形成与提高[3]?关于玉米(Zea mays L.)碳氮代谢的研究主要集中在营养器官上[4,5],而在生殖器官方面尚缺乏系统性研究[6,7]?雄穗是玉米生殖器官之一,发挥着重要的生理功能?从植物生理的“源?流?库”学说来看,雄穗既是光合产物供应的重要“库”之一,又由于穗颈富含叶绿体且处在良好的光合环境下,可视为光合产物的“源”及输送养分的“流”,发达的雄穗可为个体繁衍后代提供稳定的条件及竞争能力?因此了解其代谢生理特点对玉米高产育种以及生殖生长发育调控研究具有现实意义? 1 材料与方法 1.1 试验材料及试验设计 供试材料为目前在东北主推品种中叶片形态差异较大的两个品种郑单958和农大364?郑单958属于紧凑型中早熟玉米杂交种,农大364属于平展型中晚熟品种? 试验于中国科学院东北地理与农业生态研究所德惠农业示范试验基地(东经125°33′,北纬44°12′)进行?试验地共分为两个小区,每一品种为一个小区,每小

代谢组学在植物研究领域中的应用

Botanical Research 植物学研究, 2016, 5(1), 26-33 Published Online January 2016 in Hans. https://www.docsj.com/doc/e8630537.html,/journal/br https://www.docsj.com/doc/e8630537.html,/10.12677/br.2016.51005 Application of Metabolomics in Plant Research Guixiao La1, Xi Hao1, Xiangyang Li1, Mingyi Ou2, Tiegang Yang1* 1Industrial Crops Research Institute, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou Henan 2China Tobacco Guizhou Industrial Co. Ltd., Guiyang Guizhou Received: Dec. 10th, 2015; accepted: Dec. 25th, 2015; published: Dec. 30th, 2015 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.docsj.com/doc/e8630537.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Metabolomics is an emerging omics technology after genomics and proteomics, which can qualify and quantify all small molecular weight metabolites in an organism or cells in a short time. With the technology development of gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS), liquid chroma-tography-mass spectrometer (LC-MS) and capillary electrophoresis-mass spectrometry (CE-MS), and the improvement of data process method and presented huge advantages, plant metabolomics has been used in multiple research fields such as functional genomics, metabolism pathway, crop improvement... In this paper, we reviewed the recent progress in plant metabolomics and the put-ative problem in this research field. Moreover, the application prospects of the plant metabolom-ics were also forecasted. Keywords Metabolomics, Plant, Advance, Prospect 代谢组学在植物研究领域中的应用 腊贵晓1，郝西1，理向阳1，欧明毅2，杨铁钢1? 1河南省农业科学院经济作物研究所，河南郑州 2贵州中烟工业有限责任公司，贵州贵阳 *通讯作者。

土壤活性有机碳的测定及其影响因素概述

Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2018, 6(4), 125-132 Published Online October 2018 in Hans. https://www.docsj.com/doc/e8630537.html,/journal/hjss https://https://www.docsj.com/doc/e8630537.html,/10.12677/hjss.2018.64016 Determination of Soil Active Organic Carbon Content and Its Influence Factors Xingkai Wang1, Xiaoli Wang1*, Jianjun Duan2, Shihua An1 1Agricultural College, Guizhou University, Guiyang Guizhou 2College of Tobacco, Guizhou University, Guiyang Guizhou Received: Sep. 29th, 2018; accepted: Oct. 16th, 2018; published: Oct. 23rd, 2018 Abstract Soil active organic carbon is an important component of terrestrial ecosystems and an active chemical component in soil. It is of great significance in the study of terrestrial carbon cycle. Many studies have shown that soil active organic carbon can reflect the existence of soil organic carbon and soil quality change sensitively, accurately and realistically. In recent years, soil ac-tive organic carbon has become the focus and hot spot of research on soil, environment and ecological science. Soil active organic carbon can be characterized by dissolved organic carbon (DOC), microbial biomass carbon (SMBC), mineralizable carbon (PMC), light organic carbon (LFC) and easily oxidized organic carbon (LOC). This paper reviews the determination methods and influencing factors of these five active organic carbons, and looks forward to the future research focus, laying the foundation for the scientific management of land and the effective use of soil nutrients. Keywords Soil Organic Carbon, Determination Methods, Influencing Factors 土壤活性有机碳的测定及其影响因素概述 王兴凯1，王小利1*，段建军2，安世花1 1贵州大学农学院，贵州贵阳 2贵州大学烟草学院，贵州贵阳 收稿日期：2018年9月29日；录用日期：2018年10月16日；发布日期：2018年10月23日 *通讯作者。

药用植物代谢组学的研究进展

药用植物代谢组学的研究进展 【摘要】从技术步骤、分析方法以及实际应用三个方面对当前药用植物代谢组学研究领域的一些理论问题和实践中面临的挑战进行综述。 【关键词】药用植物;代谢组学;功能基因组学 代谢组学是对生物体内代谢物进行大规模分析的一项技术[1],它是系统生物学的重要组成部分(如图1所示),药用植物代谢组学主要研究外界因素变化对植物所造成的影响,如气候变化、营养胁迫、生物胁迫,以及基因的突变和重组等引起的微小变化,是物种表型分析最强有力的工具之一。在现代中药研究中,代谢组学在药物有效性和安全性、中药资源和质量控制研究等方面具有重要理论意义和应用价值。另外,在对模式植物突变体文库或转基因文库进行分析之前,代谢组学往往是首先考虑采用的研究方法之一。目前,国外已有成功利用代谢组学技术对拟南芥突变株进行大规模基因筛选的例子,这为与重要性状相关基因功能的阐明和选育可供商业化利用的转基因作物奠定了基础 目前,还有许多经济作物的全基因组测序计划尚未完成,由于代谢组学研究并不要求对基因组信息的了解,所以在与这些作物有关的研究领域具有更大的利用价值,这也是其与转录组学和蛋白组学研究相比的优势之一。代谢组学研究涉及与生物技术、分析化学、有机化学、化学计量学和信息学相关的大量知识,Fiehn[2]对代谢组学有关的研究方向进行了分类(见表1)。 1代谢组学研究的技术步骤 代谢组学研究涉及的技术步骤主要包括植物栽培、样本制备、衍生化、分离纯化和数据分析5个方面(见图2)。 1.1植物栽培 对研究对象进行培育的目的是为了对样本的稳定性进行控制,相对于微生物和动物而言,植物的人工栽培需要考 表1代谢组学的分类及定义略 虑更多的问题,如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境因素的微小差异都可引起生理状态的变化,而这些非可控及可控双重因素的影响很难进行精确的控制,从而影响药用植物代谢组研究的重复性。为了解决以上问题,推荐使用大容量的培养箱[3],定时更换培养箱中栽培对象的位置,以及使用无土栽培技术等,Fukusaki E[4]利用无土栽培系统将水和养分直接引入植物根部,并且对供给量进行精确地控制,大大提高了实验的重复性。 1.2样本制备 为了获得稳定的实验结果,样本制备需要考虑样本的生长、取样的时间和地点、取样量以及样本的处理方法等问题,并根据分析对象的分子结构、溶解性、极性等理化性质及其相对含量大小对提取和分离的方法进行选择,逐一优化试验方案。Maharjan RP等[5]用6种方法分别对大肠杆菌中代谢产物进行提取,发现用-40℃甲醇进行提取的效果最好。现阶段代谢组学的分析对象主要集中在亲水性小分子,尤其是初级代谢产物,气相色谱 质谱联用(GC MS)和毛细管电泳 质谱(CE MS)联用都是分析亲水小分子的重要技术。Fiehn O等[6]使用GC MS 对拟南芥叶片中的亲水小分子进行了分析,发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种植物代谢物。 1.3衍生化处理 对目标代谢产物的衍生化处理取决于所使用的分析设备,GC MS系统只适

黑木耳栽培实验方案

第三小组实验方案： 组长：曹园 成员：叶承红、杜泽虎、曹园、黄志健、刘帅、沈毛毛 黑木耳栽培技术实验方案 （一）黑木耳简介 黑木耳是一种质优味美的胶质食用菌和药用菌。黑木耳肉质细腻，脆滑爽口，营养丰富。其蛋白质含量远比一般蔬菜和水果高。且含有人类所必需的氨基酸和多种维生素。其中维生素B的含量是米、面、蔬菜的十倍，比肉类高3—6倍。铁质的含量比肉类高100倍。钙的含量是肉类的30—70倍，磷的含量也比鸡蛋、肉类高，是番茄、马铃薯的4—7倍。黑木耳代料栽培是利用木屑、玉米蕊、稻草作原料，用玻璃瓶、塑料袋等容器栽培黑木耳。代料栽培资源丰富，产量高，周期短，是一种有发展前途的栽培方法。黑木耳在植物分类中隶属真菌门，担子菌纲，异隔担子菌亚纲，银耳目，黑木耳科，黑木耳属。在自然界中，黑木耳侧生于枯木上，它是由菌丝体、子实体和担孢子三部分组成。 （二）黑木耳菌种制备 黑木耳菌种制作包括母种、原种、栽培种的制作三个程序。 一、母种的分离和培养： 1. 母种培养基：配方为马铃薯葡萄糖琼脂。配制成试管斜面，经常规灭菌，即可使用。 2. 母种分离和培养：分离方法有孢子分离法、耳木分离法和组织分离法，无论哪种方法，都可获得菌种。 （1）孢子分离法：这种方法获得的菌种变异较大，适合于育种采用。分离方法参考条目22。在28摄氏度下培养。 （2）耳木分离法：成功率高，种性较稳定，生产中多用此法。分离方法参考条目22。在28摄氏度下培养。 （3）组织分离法：选片大、肉厚、成丛生长的鲜耳或当年生长经晒干的干耳再经清水泡胀，洗净，进行无菌操作分离。分离方法参考条目22。在28摄氏度下培养。 分离得到的母种必须经过转管纯化，质量评定，出耳试验，才能作进一步扩大生产。 二、原种制作：培养基配方：木屑55%，麸皮40%，蔗糖1%，石膏粉1%，水65%，酸碱度6。 把各种培养料拌匀，调至适当水分，装瓶，灭菌。灭菌后待瓶温降至30摄氏度送入接种室，无菌操作，接入母种块。在28摄氏度下培养。 （三）黑木耳生长发育条件 黑木耳的生长发育条件包括营养、温度、水分、空气、光线和适宜的酸碱度。 一、营养：木耳的营养来源完全依靠菌丝从基质中吸取。菌丝体在生长过程中能不断地分泌各种酶。通过酶的作用把培养料中的复杂物质分解为木耳菌丝容易吸收的物质。木耳是一种腐生真菌，它的营养来源是依靠有机物质，即从死亡树木的韧皮部、木质部中分解和吸收，各种现成的碳水化合物，含氮物质和无机盐，从而得到生长发育所需的能量。再生能力强的树种在刚砍伐时，组织尚未死亡，有机物质也就不能被黑木耳菌丝分解，黑木耳菌丝也就不能繁殖。在采用木屑、棉籽壳、玉米蕊、豆秸杆、稻草等作培养料时，常常要加米糠或麸皮，增加氮源泉和维生素，以利菌丝体的生长繁殖，适合木耳生长发育的碳氮比是20：1。

葡萄糖的代谢途径

葡萄糖的代谢途径 在人体内，葡萄糖代谢除了无氧酵解途径以外还有很多其他方式，比如有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原的合成与分解途径、糖异生、糖醛酸途径等。 （一）糖的有氧氧化途径： 1. 概念：葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成水和二氧化碳的过程 2. 过程 有氧氧化可分为两个阶段：第一阶段：胞液反应阶段：从葡萄糖到丙酮酸，反应过程同糖酵解。 糖酵解产物NADH^用于还原丙酮酸生成乳酸，二者进入线粒体氧化。 第二阶段：线粒体中的反应阶段： （1）丙酮酸经丙酮酸脱氢酶复合体氧化脱羧生成乙酰CoA是关键性的不可逆反应。 其特征是丙酮酸氧化释放的能量以高能硫酯键的形式储存于乙酰CoA中，这是进入三羧酸循 环的开端。 （2）三羧酸循环：三羧酸循环是在线粒体内进行的一系列酶促连续反应，从乙酰CoA 和草酰乙酸缩合成柠檬酸到草酰乙酸的再生，构成一次循环过程，其间共进行四次脱氢，脱下的4对氢，经氧化磷酸化生成H20和ATP 2次脱羧产生2分CO2 三羧酸循环的特点是： ①从柠檬酸的合成到a -酮戊二酸的氧化阶段为不可逆反应，故整个循环是不可逆的； ②在循环转运时，其中每一成分既无净分解，也无净合成。但如移去或增加某一成分，则将影响循环速度； ③三羧酸循环氧化乙酰CoA的效率取决于草酰乙酸的浓度； ④每次循环所产生的NADH和FADH2都可通过与之密切联系的呼吸链进行氧化磷酸化以产生ATP； ⑤该循环的限速步骤是异柠檬酸脱氢酶催化的反应，该酶是变构酶，ADP是其激活剂，ATP和NADH是其抑制剂。 （3）氧化磷酸化：线粒体内膜上分布有紧密相连的两种呼吸链，即NADH乎吸链和琥珀 酸呼吸链。呼吸链的功能是把代谢物脱下的氢氧化成水，同时产生大量能量以驱动ATP合成。1个分子的葡萄糖彻底氧化为CO2和H2O可生成36或38个分子的ATP。 3. 生理意义：有氧氧化是糖氧化提供能量的主要方式。

糖脂代谢异常指导方案

一、保肝肝指导 （一）生活起居： 1、注意肝脏保护，禁烟限酒，合理用药，减少酒精性、药物性肝损伤。 2、保证良好睡眠，避免熬夜，夜间12-2点是肝脏排毒的最佳时间，熬夜会降低肝脏排毒效果，加重肝脏负担。 3、生活中注意避免各种化学物质对肝脏的慢性伤害如：烟尘、汽车尾气、家装材料及烟酒刺激等。 （二）饮食指导 1、低脂、适量高蛋白及高维生素饮食，高蛋白饮食可提高肝脏的免疫功能。 2、高维生素饮食，维生素有营养、保护、支持肝细胞作用，新鲜蔬菜、水果中含有丰富的维生素物质，应每天吃500克左右蔬菜，吃3~4种水果。少吃油炸、烧烤食物，不一次大量摄入鸡、肉、鱼、蛋、豆制食品，以免蛋白质摄入过多加重肝脏负担。 3、丹参有抗肝炎病毒，活血化淤，保肝护心作用，可用少量丹参、黄芪饮片泡水饮用，也可口服丹参片3片/次，每日三次。 4、合理膳食：宜高碳水化合物、高维生素、适量高蛋白质饮食。 5、适量饮水，以促进机体代谢及代谢废物的排泄。 6、多食富含甲硫氨基酸丰富的降脂食物，如小米、燕麦等粗粮、黑芝麻、黑木耳、油菜、菠菜、菜花、甜菜头、海米、海带、干贝、淡菜等食品可促进体内磷脂合成，协助肝细胞内脂肪的转变。 饮食禁忌：（1）绝对禁酒（2）忌食辛辣刺激食品。如尽量不食洋葱、蒜、姜、辣椒、胡椒、咖喱等；少食用肉汤、鸡汤、鱼汤等含氮浸出物高的食物。（3）控制食糖，各种甜食及高热量食物，如含糖量高的蔬菜、水果、粉条、巧克力、甜点心等。（4）少吃或不吃煎炸等油类含量高的食品。（5）忌食用动物油，少食植物油等，少吃动物内脏、肥肉等。（6）忌过量或不科学用保健食品 （二）糖代谢失调指导 （一）生活起居： 树立正确的进食观，热量摄入过多、营养过剩、肥胖、运动缺乏是导致糖尿病的重要原因。应注意合理膳食。 1、低糖饮食，限制食量，每日三餐以6～7分饱为宜，避免进食速度过快，不要吃的过饱。控制体重，加强运动，消耗体内过剩能量，每天做有氧运动40—60分钟，可分俩个阶段进行，参加适当体力劳动，适当的体力劳动及适量运动能促进糖吸收，减轻胰岛负担。 2、避免过度紧张、劳累，人体在紧张、劳累时，体内交感神经兴奋，胰岛α细胞分泌增加，

氮代谢

氮代谢 （一）名词解释 1．蛋白酶2．肽酶6．氨的同化7．转氨作用8．尿素循环9．生糖氨基酸10．生酮氨基酸 14．一碳单位 （二）英文缩写符号 1．GOT 2．GPT 3．PRPP 4．SAM 5．IMP （三）填空 1．生物体内的蛋白质可被 和 共同作用降解成氨基酸。 4．氨基酸的降解反应包括 、 和 作用。 5．转氨酶和脱羧酶的辅酶通常是 。 6．谷氨酸经脱氨后产生 和氨，前者进入 进一步代谢。 7．尿素循环中产生的 和 两种氨基酸不是蛋白质氨基酸。 8．尿素分子中两个N 原子，分别来自 和 。 14．氨基酸脱下氨的主要去路有 、 和 。 16．参与嘌呤核苷酸合成的氨基酸有 、 和 。 19．在嘌呤核苷酸的合成中,腺苷酸的C-6 氨基来自 ；鸟苷酸的C-2 氨基来自 。 （四）选择题 1．转氨酶的辅酶是： A．NAD+ B．NADP+ C．FAD D．磷酸吡哆醛 3．参与尿素循环的氨基酸是： A．组氨酸 B．鸟氨酸 C．蛋氨酸 D．赖氨酸 6．L-谷氨酸脱氢酶的辅酶含有哪种维生素： A．V B1 B． V B2 C． V B3 D． V B5 8．在尿素循环中，尿素由下列哪种物质产生： A．鸟氨酸 B．精氨酸 C．瓜氨酸 D．半胱氨酸 12．氨基酸脱下的氨基通常以哪种化合物的形式暂存和运输： A．尿素 B．氨甲酰磷酸 C．谷氨酰胺 D．天冬酰胺 15．合成嘌呤和嘧啶都需要的一种氨基酸是： A．Asp B．Gln C．Gly D．Asn 17．人类和灵长类嘌呤代谢的终产物是： A．尿酸 B．尿囊素 C．尿囊酸 D．尿素 19．在嘧啶核苷酸的生物合成中不需要下列哪种物质： A．氨甲酰磷酸 B．天冬氨酸 C．谷氨酰氨 D．核糖焦磷酸 （五）是非判断题 （ ）1．蛋白质的营养价值主要决定于氨基酸酸的组成和比例。 （ ）2．谷氨酸在转氨作用和使游离氨再利用方面都是重要分子。 （ ）3．氨甲酰磷酸可以合成尿素和嘌呤。 （ ）4．半胱氨酸和甲硫氨酸都是体内硫酸根的主要供体。 （ ）6．磷酸吡哆醛只作为转氨酶的辅酶。 （ ）9．芳香族氨基酸都是通过莽草酸途径合成的。 （七）问答题 1．举例说明氨基酸的降解通常包括哪些方式？ 3．什么是尿素循环，有何生物学意义？ 4．什么是必需氨基酸和非必需氨基酸？ 5．为什么说转氨基反应在氨基酸合成和降解过程中都起重要作用？

糖代谢

糖代谢 五、名词解释题 1. glycolysis 5. Pasteur effect 2. glycolytic pathway 6. pentose phosphate pathway （PPP ） 3. tricarboxylic acid cycle （TAC ）7. glyCOgu 4. citric acid cycle 8. glycogenesis 9. gluconeoguesis 17. 糖有氧氧化 10. substrate cycle 18. 糖异生途径 11. lactric acid cycle 19. 糖原累积症 12. blood sugar 20. 活性葡萄糖 13. 三碳途径21. Cori 循环 14. 肝糖原分解22 蚕豆病 15. 级联放大系统23 高血糖 16. Krebs 循环24 低血糖 六、问答题 1. 简述糖酵解的生理意义。 2. 糖的有氧氧化包括哪几个阶段？ 3. 述乳酸氧化供能的主要反应及其酶c 4. 试述三羧酸循环的要点及生理意义 5. 试列表比较糖酵解与有氧氧化进行的部位、反应条件、关键酶、产物、能量生成及生理意义。

6. 试述磷酸戊糖途径的生理意义。 7. 机体通过哪些因素调节糖的氧化途径与糖异生途径？ 8. 试述丙氨酸异生为葡萄糖的主要反应过程及其酶。 9. 试述乳酸异生为葡萄糖的主要反应过程及其酶。 10. 简述糖异生的生理意义。 11. 糖异生过程是否为糖酵解的逆反应？为什么？ 12. 简述乳酸循环形成的原因及其生理意义。 13. 简述肝糖原合成代谢的直接途径与间接途径。 14. 机体如何调节糖原的合成与分解使其有条不紊地进行？ 15. 神经冲动如何加速肌糖原的分解？ 16. 简述血糖的来源和去路。 17. 概述肾上腺素对血糖水平调节的分子机理。 18. 简述6- 磷酸葡萄糖的代谢途径及其在糖代谢中的重要作用。 19. 简述草酰乙酸在糖代谢中的重要作用。 20. 在糖代谢过程中生成的丙酮酸可进人哪些代谢途径？ 21. 概述B 族维生素在糖代谢中的重要作用。 22. 在百米短跑时，肌肉收缩产生大量的乳酸，试述该乳酸的主要代谢去向。 23. 试述肝脏在糖代谢中的重要作用。 24. 试述从营养物质的角度，解释为什么减肥者要减少糖类物质的摄入量？（写出有关的代谢途径及其细胞定位、主要反应、关键酶） 1. glycolysis 糖酵解在缺氧情况下，葡萄糖分解为乳酸，产生少量ATP 的过程称为糖酵解。 2. glycolytic pathway 酵解途径葡萄糖分解为丙酮酸的过程称为酵解