植物生物学结课论文

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1、中国农业大学课程论文（2010-2011学年秋季学期）论文题目:课程名称：任课教师：班级：学号：姓名：植物细胞壁的化学组成XX生物103班1002XXXXXX【摘要】植物细胞壁对植物细胞的影响不容忽视，而细胞壁的功能决定于细胞壁的结构与化学组成，其中化学组成更起决定性作用。细胞壁中最重要的化学成分是多糖和蛋白质，这会因植物种类和细胞类型不同而有别，也随细胞的发育和分化而变化。【关键字】纤维素，伸展蛋白，酶，膨胀素，凝集素细胞壁是槓物细胞的重要组成部分，对槓物的生命活动有很大作用。然而长期以来，由于对细胞壁的认识不足和研究设备手段等的限制，研究进程十分缓慢。近年来

2、，随着人们对细胞壁重要性的逐渐认识，以及物理化学学科的发展和技术手段的改进，细胞壁的研究，特别是分子水平的研究有了很大的进展，取得了很多可喜成就。而这些成就，主要体现在化学组成方面。一、纤维素纤维素是细胞壁的主要组成成分之一，也是自然界中最丰富的天然高分子有机化合物。植物体中的纤维素是由1,4—13一D葡聚糖组合成的结晶微纤丝组成,每根微纤丝由大约36个糖昔链组成。纤维素合成发牛在嵌于原牛质膜由6个排列成六角的亚基组成的莲座丛中。纤维素合成的催化亚基跨膜蛋白是由多基因编码，这些跨膜蛋白有与细菌纤维素合成酶相类似的序列，如醋酸细菌的acsA川和土壤杆菌的celA拟

3、南芥基因组上有10种纤维素合成酶，从CESA1一CESA10。每种纤维素合成酶都有作为活性位点和可能调控蛋白与蛋白间和互作用的锌结合位点的跨膜蛋白质结构域。在这10种纤维素合成酶中，CESA1、CESA3和CESA6用于初生胞壁纤维素的合成，而CESA4、CESA7和CESA8用于次生壁屮纤维素的合成。除了纤维素合成酶基因外，还有其他基因在纤维素生物合成中起作用。比如KORRIGAN基因，蔗糖磷酸合成酶，细胞骨架蛋白，脂转移蛋白，氧化蛋白等。KORRIGAN基因编码I,4-B—D一葡糖酶，KORRIGAN基因突变体表现为纤维素的减少，同时伴有果胶合成的增加，导致

4、愈伤组织的过量形成。另一个参与纤维素生物合成的酶是蔗糖合成酶(Sucrosessynthase),它与纤维素生物合成的底物供给有关。Coleman等同的研究表明蔗糖合成酶通过影响细胞壁碳分布而增加纤维素的合成以改变细胞壁超微结构。二、伸展蛋白1.伸展蛋白的一级结构伸展蛋口(extensin)又名伸展素，是高等植物细胞壁中一类富含疑脯氨酸的糖蛋白(hydroxyproline一richglycoproteinHRGP),为英国剑桥大学的Lamport和Northcote于1960年首次发现。伸展蛋白被发现和命名后，经过Lamport,Katone&Roer

5、i,Smith,李雄彪等人研究与完善，基木结构己渐渐清晰。己有资料表明，其具有以下特点：A.疑脯氨酸的含量一般为总氨基酸摩尔数的30%-40%,其它含量较高的氨基酸是丝氨酸、绷氨酸、苏氨酸、络氨酸、组氨酸和赖氨酸。B.糖的组分主要是阿拉伯糖和半乳糖，含量为糖蛋白的60%左右，连接到氨基酸上的糖在维持伸展蛋白的聚脯氨酸左手螺旋第II型构象起重要作用。C.含特征结构单位Ser—Hyp一Hyp—X一Hyp一Hyp。D•由于含有大量的赖氨酸，其等电点在10左右，故为碱性蛋口。其中的赖氨酸的正电荷可与果胶中糖醛酸的负电荷相互作用，述可与多糖形成shiff碱基键。E.透射电

6、镜下，单体分子为具扭结的杆棒状(kinkedrod-like)02.伸展蛋白的二级结构据圆二色性(CD)的研究表明，伸展蛋白的二级结构呈多聚脯氨酸II型构象。Lamport用分子模型描述了这个构彖：多聚脯氨酸II型螺旋体是左手螺旋，每圈有三个氨基酸残基，螺距为0.94nm,卩■连接的四阿拉伯糖昔向里折叠，与螺旋体构成巢状；一个阿拉伯糖残基与多肽主链的轻基形成三个氢键，因而这种排列形成了一个有一定强度的稳定的杆状分子。3.伸展蛋白的高级结构伸展蛋口的高级结构重点在于伸展蛋口的交联。有关研究表明，不溶性的伸展蛋白由可溶性的仲展蛋白单体组成，单体形式的仲展蛋白之间可以

7、相互交联，形成不溶性的多聚伸展蛋白，而且此交联是由于单体形式的伸展蛋白中的酪氨酸在分了内或分了间形成异二酪氨酸(isodityrosine,IDT)的缘故。而口李雄彪也证实了伸展蛋白中存在异二酪氨酸，伸展蛋白单体由于二个酪氨酸残基间形成二苯醯键的共价交联而变成不溶性。伸展蛋口正是通过这种键而形成复杂的高级结构。4.伸展蛋白的基因及其表达的控制分子生物学的研究表明，不同植物屮伸展蛋白基因各不相同，同一种植物屮存在多种不同的伸展蛋白，编码伸展蛋白的基因不是一个，而是一族。控制伸展蛋白表达的基因受到遗传密码使用的倾向性、发育程序、机械损伤、乙烯、病原和植物抗毒素诱导剂

8、等的调节。三、细胞壁中的