تحرک پروتئین های ذخیره ای در بذر
هیدرولیز پروتئین های ذخیره ای پلی پپتیدها به اسیدهای آمینه در واکوئل به گروهی از آنزیم ها به نام پروتئازها نیاز دارد. بعضی از آنها در تمام هیدرولیزها اثر می گذارند، در حالی که سایر آنزیم ها پلی پپتیدهای کوچکی تولید می کنند که باید به وسیله پپتیدازها دوباره تجزیه شوند. در این متن از سایت دی مگ با تحرک پروتئین های ذخیره ای در بذر آشنا می شویم.
پروتئین های ذخیره ای در بذر
طبقه بندی پروتئازهای ذخیره ی در بذر
طبقه بندی پروتئازها بر اساس ارتباط با مواد هیدرولیزی بستر خود شامل موارد زیر می شوند.
۱- اندوپپتیدازها: این ها پیوندهای پپتیدی درون پروتئین را برای حصول پلی پپتیدهای کوچک تر می شکنند و به چهار گروه اصلی تقسیم می شوند.
- سرین اندوپپتیدازها که در محل فعالیت خود دارای اسید آمینه سرین هستند که پیوند پپتیدی را می شکند.
- سیستئین اندوپپتیدازها که در محل فعالیت خود حاوی اسیدآمینه سیستئین هستند.
- آسپارتیک اندوپپتیدازها دارای دو آسپارات در محل فعالیت خود و متالواندوپپتیدازها که در محل فعالیت خود یون فلزی به طور معمول هستند Zn2 دارند.
طبقه بندی پروتئازهای ذخیره ی در بذر
۲- آمینوپپتیدازها: این ها به طور پی در پی اسید آمینه انتهایی از انتهای گروه آمینی آزاد زنجیره پلی پپتیدی را می شکنند. چندین شکل از آنها در سیتوسول وجود دارد که از نظر اسیدیته خنثی یا کمی قلیایی هستند.
۳- کربوکسی پپتیدازها: همانند مورد دوم هستند ولی اسیدهای آمینه منفرد به طور پی در پی از انتهای کربوکسیلی زنجیره هیدرولیز می شوند چندین شکل از آنها در واکوئل حاوی پروتئین های ذخیره ای وجود دارند و تمامی آنها حاوی سرین در مکان فعال شان هستند بنابراین آنها سرین کریو کسی پپتیداز هستند.
نقش پروتئازها
- هر دو نوع ۲ و ۳ اگزوپپتیداز هستند و بسیاری از آنها از نظر اسیدهای آمینه ای که از انتهای یک پلی پپتید می شکنند اختصاصی نیستند.
- اسیدهای آمینه برای سنتز پروتئین یا دی آمینه شدن به منظور تأمین اسکلت کربنی برای اکسیداسیون تنفسی یا تبدیل به سایر متابولیت ها مصرف می شوند.
- آمونیاک با دی آمینه شدن تولید می شود.
- آمونیاک از رسیدن به غلظت های سمی با تثبیت به گلوتامین و آسپاراژین انتقالی از اسید آمینه جلوگیری می شود.
اگرچه منابع مختلفی از قندها مانند الیگوساکاریدها به اشکال نشاسته، همی سلولز یا تری آسیل گلیسرول برای مصرف جنین طی جوانه زنی وجود دارند. این شامل اسیدهای آمینه نمی شود که در بذرهای بالغ خشک برای حفظ سنتز پروتئین protein تا زمان خروج ریشه چه و تحرک پروتئین ذخیره ای پس از جوانه زنی کافی نیستند. از این رو تحرک پروتئین های جوانه زنی و پس جوانه زنی از طریق آنزیم های مختلف در بخش های گوناگون بذر انجام می شود.
نقش پروتئازها
مثالی از تحرک پروتئین های ذخیره ای
روی بذرهای گندم سیاه و ماشک تحرک پروتئین های ذخیره ای بررسی شده است. اگرچه الگویی عمومی در پروتئولیز بذرهای لگوم ها و غیر لگوم ها وجود دارد تحقیقات محدودی در خیار، کلزا، سویا و باقلا هم این را حمایت می کند. طی جوانه زنی پروتئین های گلوبین ذخیره ای در واکوئل حاوی پروتئین های ذخیره ای موجود در لپه ها و محور جنینی تحت فعالیت پروتئولیزی قرار دارند و اسیدهای آمینه برای ایجاد پروتئین های بیشتر در قسمت های مشابه دوباره استفاده می شوند. آنزیم های دخیل در تحرک پروتئین ها طی جوانه زنی در داخل واکوئل حاوی پروتئین های ذخیره ای تجمع می یابند و در بذرهای خشک نیز وجود دارند که طی آبگیری فعال می شوند. با پیشرفت مراحل رشد گیاهچه پروتئین های محور جنینی تخلیه می شوند و فقط آنهایی که از لپه ها صادر می شوند منبع اسیدهای آمینه برای سنتز پروتئین هستند.
بعضی از آنها برای استفاده در سنتز پروتئازها و سایر هیدرولازهای ضروری برای تحرک نشاسته یا روغن ذخیره ای نگه داشته می شوند سنتز پروتئازهای جدید پس از جوانه زنی برای بکارگیری پروتئین در لپه ها ضروری است.
عملکرد تحرک پروتئین های ذخیره ای در بذر
در بذرهای ماشک پروتئازها برای تحرک گلوبین ها در واکوئل حاوی پروتئین های ذخیره ای محور جنینی در اوخر جنین زایی سنتز می شوند. عدم هیدرولیز پروتئین های ذخیره ای نامعلوم است اما ممکن است آنزیم ها به شکل غیر فعال یا در اسیدیته نامناسب قرار گرفته باشند و یا بستر آنها باید برخی تغییرات ساختاری برای فعال سازی داشته باشد. پنج پروتئاز سیستئین مختلف در محورهای بذرهای در حال جوانه زنی در واکوئل حاوی پروتئین های ذخیره ای و یکی دیگر در لپه ها وجود دارند. mRNA های حداقل سه پروتئاز در محورهای در حال نمو و لپه ها وجود دارند که در طی آبگیری در آن جا باقی مانده و با رونوشت هایی برای پروتئازهای یکسان یا مختلف همزمان با جوانه زنی و رشد گیاهچه جایگزین می شوند.
عملکرد تحرک پروتئین های ذخیره ای در بذر
Cysteine proteases که با نام تیول پروتئازها هم شناخته می‌شوند، آنزیم هایی هستند که کارشان تجزیه پروتئین ها است. آنزیم های این گروه در جایگاه فعال خود دارای اسید آمینه سیستئین می باشند. این آنزیم ها به وسیله ترکیبات احیاکننده نظیر سیستئین یا سیانید هیدروژن، فعال و توسط ترکیبات اکسیدکننده یا یون های فلزات سنگین، غیر فعال می‌شوند.
پروتئین چیست
پروتئین‌ها ماکرومولکول‌های زیستی هستند که عملکردهای اساسی مانند نقش هورمونی، آنزیمی و ساختاری را در بدن بر عهده دارند. بیشتر پروتئین ها از پلیمرهای خطی تا ۲۰ اسید آمینه مختلف ساخته شده‌اند. اسیدهای آمینه در ساختمان پروتئین‌ها، دارای یک کربن آلفا، یک گروه آمین، یک گروه کربوکسیل و یک زنجیره جانبی با ساختار متغیر هستند.
ساختار پروتئین های ذخیره ای در بذر
بیست اسید آمینه در ساختار پروتئین‌ها به کار رفته‌اند که اسید آمینه های استاندارد نامیده می‌شوند. برخی از انواع غیر استاندارد در ساختار پروتئین‌ها وجود ندارند اما در بعضی از قارچ ها و گیاهان و در مولکول‌های دیگر مشاهده می‌شوند.
ساختار اولیه : توالی اسید آمینه پروتئین و به صورت یک پلی‌آمید یا پلی پپتید خطی است.
ساختار ثانویه: تکرار منظم ساختارهای محلی تثبیت شده، که به دلیلی وجود پیوندهای هیدروژنی و پیوندهای دی سولفیدی شکل می‌گیرد. متداول‌ترین نمونه ساختار ثانویه پروتئین‌ها مارپیچ آلفا، صفحات بتا، turnها و لوپ‌ها هستند. ساختارهای ثانویه، محلی هستند و بسیاری از مناطق با ساختار ثانویه متفاوت می‌توانند در یک مولکول پروتئین منفرد وجود داشته باشند.
ساختار پروتئین های ذخیره ای در بذر
ساختار سوم: شکل کلی یک مولکول پروتئین و حاصل کنار هم قرار گرفتن چندین ساختار ثانویه در کنار یکدیگر است. با فعل و انفعالات غیر محلی، اتصالات آبگریز و آبدوست، پل‌های نمکی، پیوندهای هیدروژنی، پیوندهای دی‌سولفید و یا تغییرات پس از ترجمه ایجاد می‌شود. ساختمان سوم پروتئین‌ها، عملکرد اساسی و نهایی آنها را تعیین می‌کند.
ساختار چهارم: توسط چندین مولکول پروتئین(زنجیره‌های پلی‌پپتیدی) تشکیل شده است و زیر واحدهای پروتئینی گفته می‌شوند که به عنوان یک مجموعه پروتئینی واحد عمل می‌کنند.
ساختار کوینری: جایگاه‌های فعال سطح پروتئین هستند که فضای داخلی سلول شلوغ را سازمان می‌دهد. این ساختار کوین گذرا و لحظه‌ای است و به فعل و انفعالات درون سلولی و میانکنش‌هایی که با ماکرومولکول‌ها و سایر ترکیبات سلولی ایجاد می‌شود، بستگی دارد.
منبع: کتاب فیزیولوژی خواب و جوانه زنی بذر
دیدگاهتان را بنویسید