本文介绍了常见动植物生理生化指标的作用和意义,生理生化活动是生命体基本的过程,我们通过测定生理生化指标来动植物和微生物的生命活动规律,揭示生命现象的本质,认识生物体的物质代谢、能量转化和生长发育等的规律与机理、调节与控制以及生物体内外环境条件对其生命活动的影响。

       常见的指标有如下 36 个:

1. 叶绿素 2. 类胡萝卜素 3. 叶绿素荧光 4. PEPC 羧化酶
5. 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco) 6. SOD 7. POD(GPX) 8. CAT
9. APX 10. GR 11. DHAR 12. MDHAR
13. PPO 14. SDH 15. 谷胱甘肽 16. 抗坏血酸
17. H2O2 18. O2- 19.羟自由基 20. 总酚
21. 黄酮 22. 还原力 23. FRAP 法 24. ABTS 清除能力
25. DPPH 清除能力 26. 羟自由基清除能力 27. 抗氧化防御系统 28. MDA
29. 脯氨酸 30. 可溶性蛋白 31. 可溶性糖 32. 纤维素
33. 含水量 34. 根系活力 35. 元素含量 36. NR

生理指标的作用和意义:

叶绿素

      光合作用是衡量植物合成功能的重要生理指标,而叶绿素是植物光合作用的基础。

类胡萝卜素

      类胡萝卜素在植物的光合作用中具有非常重要的作用,功能为吸收和传递光能,保护叶绿素。它即有助于敛光,也可防止破坏性的光氧化。如果没有类胡萝卜素,植物几乎不能够在有氧的环境中进行光合作用。

叶绿素荧光

      叶绿素荧光不仅能反映光能吸收、激发能传递和光化学反应等光合作用的原初反应过程,而且与电子传递、质子梯度的建立及 ATP 合成和 CO2固定等过程有关。几乎所有光合作用过程的变化均可通过叶绿素荧光反映出来。

PEPC 羧化酶

      PEPC 广泛存在于动物、植物、微生物和培养细胞中,是催化磷酸烯醇式丙酮酸与二氧化碳反应生成草酰乙酸呈不可逆反应的酶,对三羧酸循环的运转起重要调节作用。

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)

      Rubisco 是光合作用碳代谢中的重要的调节酶,它在光合作用中卡尔文循环里催化第一个主要的碳固定反应。Rubisco 可以催化 RuBP 与 CO2的羧化反应或与 O2的氧化反应。同时Rubisco 也能使 RuBP 进入光呼吸途径。

SOD

      SOD 广泛存在于动物、植物、微生物和培养细胞中,催化超氧化物阴离子发生岐化作用,生成 H2O2和 O2。SOD 不仅是超氧化物阴离子清除酶,也是 H2O2主要生成酶,在生物抗氧化系统中具有重要作用。

POD(GPX)

      POD 广泛存在于动物、植物、微生物和培养细胞中,可催化过氧化氢氧化酚类和胺类化合物,具有消除过氧化氢和酚类、胺类毒性的双重作用。

CAT

      CAT 广泛存在于动物、植物、微生物和培养细胞中,是最主要的 H2O2清除酶,在活性氧清除系统中具有重要作用。

APX

      APX 是植物清除活性氧的重要抗氧化酶之一,也是抗坏血酸代谢的关键酶之一。APX 催化 AsA 还原 H2O2,是植物 AsA 的主要消耗者。APX 的活性直接影响到 AsA 的含量,在胁迫和解胁迫条件下,APX 与 AsA 具有一定的负相关性。

GR

      GR 是广泛存在于真核和原核生物中的一种黄素蛋白氧化还原酶,通常昆虫中 GR 被TrxR取代,是谷胱甘肽氧化还原循环的关键酶之一。GR催化NADPH还原 GSSG生成 GSH,有助于维持体内 GSH/GSSG 比值。GR 在氧化胁迫反应中对活性氧清除起关键作用,此外GR 还参与抗坏血酸-谷胱甘肽循环途径。

DHAR

      DHAR 存在于线粒体、细胞质和叶绿体中。DHAR 催化 GSH 还原 DHA 生成 AsA,调控细胞 AsA/DHA 比值,是抗坏血酸-谷胱甘肽氧化还原循环的关键酶。提高植物体内的DHAR 活性,可提高植物食品中 AsA 含量,进而提高植物食品的营养品质。

MDHAR

      MDHAR 是植物抗氧化系统之一 AsA 代谢的重要成员,催化 MDHA 还原生成 AsA。

PPO

      多酚氧化酶主要存在于动物、植物、微生物和培养细胞中,是一种含铜的氧化酶,能使一元酚和二元酚氧化产生醌,从而引起褐化,与果蔬加工、茶叶品质和组培等密切相关。

SDH

      SDH 广泛存在于动物、植物、微生物和培养细胞中。SDH 是线粒体的一种标志酶,位于线粒体内膜上的一种膜结合酶,是连接呼吸电子传递和氧化磷酸化的枢纽之一。此外,为多种原核细胞产能的呼吸链提供电子。

谷胱甘肽

      GSH/GSSG 是细胞内最重要的氧化还原对之一。因此,测定细胞内 GSH 和 GSSG 含量以及 GSH/GSSG 比值,能够很好地反映细胞所处的氧化还原状态,也是谷胱甘肽氧化还原循环的主要指标之一

抗坏血酸

      AsA 作为植物细胞一个重要生理指标,其 AsA 的含量、氧化还原状态(AsA/DHA 比率)及其合成与代谢相关酶类活性的变化涉及植物对一系列环境胁迫的响应。DHA 是 AsA 的可逆的氧化型,在生物体内,与抗坏血酸共同组成氧化还原系统,具有电子受体的作用

H2O2

      H2O2是生物体内最常见的活性氧分子,主要由 SOD, XOD 等催化产生,由 CAT 和 POD等催化降解。H2O2不仅是重要的活性氧之一,也是活性氧相互转化的枢纽。一方面,H2O2可以直接或间接地氧化细胞内核酸,蛋白质等生物大分子,并使细胞膜遭受损害,从而加速细胞的衰老和解体;另一方面 H2O2也是许多氧化应急反应中的关键调节因子。

O2-

      生物体内超氧阴离子等活性氧具有免疫和信号传导的作用,但积累过多时会对细胞膜及生物大分子产生破坏作用,导致机体细胞和组织代谢异常,从而引起多种疾病。

羟自由基

      羟自由基作用于体内蛋白质、核酸、脂类等生物分子,造成细胞结构和功能受损,进而导致体内代谢紊乱引起疾病

总酚

      植物酚类物质具有清除自由基,抗氧化抗衰老的作用,具有较高的营养价值和医疗保健作用而广泛应用于化妆品、食品、医药等领域。

黄酮

      类黄酮是一类多苯化合物,属于植物次生代谢物,对人体具有消炎,抗菌,降血脂,清除体内羟自由基,预防癌症等作用

还原力

      还原力是样品抗氧化能力的重要指标之一,在抗氧化类保健品和药品研究中得到广泛应用。

FRAP 法

      用于总抗氧化能力的检测,是一种采用 Ferric Reducing Ability of Plasma (FRAP)的方法,对血浆、血清、唾液、尿液等各种体液,细胞或组织等裂解液、植物或中草药抽提液、或各种抗氧化物(antioxidant)溶液的总抗氧化能力进行检测的方法,在抗氧化类保健品和药品研究中得到广泛应用。

ABTS 清除能力

      ABTS 清除能力是样品抗氧化能力的重要指标之一,在抗氧化类保健品和药品研究中得到广泛应用。

DPPH 清除能力

      DPPH 清除能力是样品抗氧化能力的重要指标之一,在抗氧化类保健品和药品研究中得到广泛应用。

羟自由基清除能力

      羟自由基清除能力是样品抗氧化能力的重要指标之一,在抗氧化类保健品和药品研究中 得到广泛应用。

抗氧化防御系统

      在正常情况下,植物细胞中的 ROS 维持在一个相对较低的水平,然而逆境胁迫诱导了 ROS 的积累,最终使得细胞内 ROS 产生与清除的平衡被打破。在长期进化过程中,植物形 成了一套完整的抗氧化防御系统,以清除植物组织中产生的 ROS 和自由基等有毒物质。逆 境下抗氧化防御系统的作用尤为关键。植物组织中的抗氧化防御系统主要包括抗氧化酶类和 抗氧化剂。抗氧化酶类主要包括 SOD、CAT、GPX、GR、APX、MDHAR 及 DHAR 等;抗 氧化剂则主要包括 ASA、GSH 等

MDA

      MDA 作为膜脂过氧化的常用指标,可作为鉴定植物抗逆性强弱的生理指标之一,表示 细胞膜质过氧化水平及对逆境条件反应的强弱。

脯氨酸

      植物内脯氨酸的含量在一定程度上反映了植物的抗逆性,抗逆性强的品种往往积累较多 的脯氨酸,因此测定脯氨酸含量可以作为抗性育种的生理指标。另外,脯氨酸在渗透调解中 发挥重要的作用。

可溶性蛋白

      植物体内的可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类,可溶性蛋白质含量是一个重要 的生理生化指标,测其含量是了解植物体总代谢的一个重要指标;同时,测定植物体内可溶 性蛋白质是研究酶活的一个重要项目。

可溶性糖

      糖类物质是构成植物体的重要组成成分之一,也是新陈代谢的主要原料和贮存物质。

纤维素

      纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子,是取之不尽用之不竭的,人类最宝贵的 天然可再生资源。纤维素在预防大肠癌,调节血糖,预防高血压,心脑血管疾病等方面发挥 重要的作用。

含水量

      植物组织的含水量是反映植物组织水分生理状况的重要指标,如水果、蔬菜含水量的多 少对其品质有影响,种子含水状况对安全贮藏更有重要意义。

根系活力

      植物根系是活跃的吸收器官和合成器官, 根的生长情况和活力水平直接影响地上部的 生长和营养状况及产量水本。

元素含量

      植物除了从土壤中吸收水分外,还要吸收各种矿质元素和氮素,以维持正常的生命活动, 这些元素有的作为植物体的组成部分,有的参与调解生命活动,有的两者兼具。矿质元素对 植物生长发育至关重要。

NR

      硝酸还原酶广泛存在于植物中,是植物硝态氮转化为氨态氮的关键酶,也是诱导酶,对 作物的产量和品质有影响。

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