• 光敏素

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    光敏素

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    光敏素植物細菌真菌中用于檢測光的一類光感受器。 它們對可見光譜的紅色和遠紅色區域的光敏感,可分為由遠紅光激活的 I 型或由紅光激活的 II 型。 最近的進展表明,光敏色素也可以作為溫度傳感器,因為溫度升高會增強它們的失活。 所有這些因素都有助于植物的發能力

    光敏素控制著植物發育的許多方面。 它們調節種子的發芽(成光細胞)、葉綠素的合成、幼苗的伸長、葉子的大小、形狀和數量以及運動以及成年植物開花的時間。 光敏素在許多組織和發育階段廣泛表達。

    其他植物光感受器包括對藍光和紫外線 A 光有反應的隱花色素和向光素,以及對紫外線 B 光敏感的 UVR8。

    除了它們在自然界中的作用外,植物光敏色素和光敏色素相互作用因子 (PIF) 之間的光誘導相互作用在 2002 年被用于控制酵母中的基因轉錄。 這是xxx個使用來自另一種生物體的發光蛋白來控制生化途徑的例子。

    結構

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    光敏素由一種蛋白質組成,共價連接到光敏膽色素發色團。 蛋白質部分包含兩條相同的鏈(A 和 B)。 每條鏈都有一個PAS域、GAF域和PHY域。 植物、細菌和真菌光敏色素中的結構域排列具有可比性,因為三個 N 端結構域始終是 PAS、GAF 和 PHY 結構域。 然而,C 端域更加不同。 PAS 結構域充當信號傳感器,GAF 結構域負責與 cGMP 結合并感知光信號。 這些亞基一起形成光敏色素區域,該區域調節植物的生理變化以適應紅光和遠紅光條件的變化。 在植物中,紅光將光敏色素改變為其生物活性形式,而遠紅光將蛋白質改變為其生物非活性形式。

    異構體和狀態

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    光敏素的特征是紅色/遠紅色光致變色。 光致變色顏料在吸收光后會改變其顏色(光譜吸收特性)。 在光敏色素的情況下,基態為 Pr,r 表示它特別強烈地吸收紅光。 吸光度xxx值是 650–670 nm 的尖峰,因此濃縮的光敏色素溶液在人眼看來呈綠松石藍色。 但是一旦紅色光子被吸收,色素就會經歷快速的構象變化,形成 Pfr 狀態。 這里 fr 表示現在優先吸收的不是紅色而是遠紅(也稱為近紅外;705–740 nm)。 這種吸光度的變化對于人眼來說是明顯的,顏色略微偏綠。 當 Pfr 吸收遠紅光時,它會轉換回 Pr。 因此,紅光產生Pfr,遠紅光產生Pr。 在植物中,至少 Pfr 是生理活性或信號狀態。

    光敏素對向光性的影響

    光敏素還具有感知光的能力,這會導致植物向光生長。 這稱為向光性。 Janoudi 和他的同事們想看看是什么類型的光敏色素導致了向光性的發生,并進行了一系列實驗。 他們發現藍光會導致擬南芥植物表現出向光反應; 這種曲率隨著紅光的增加而增加。 他們還發現植物中存在五種不同的光敏色素,而一些功能不正常的突變體則表示缺乏光敏色素。 其中兩個突變體變體對于本研究非常重要:phyA-101 和 phyB-1。 這些分別是光敏色素 A 和 B 的突變體。 正常功能的光敏色素 A 引起對遠紅光的敏感性,并引起對光曲率表達的調節,而光敏色素 B 對紅光更敏感。

    光敏素

    實驗包括擬南芥的野生型 phyA-101(光敏色素 A (phyA) 無效突變體)、phyB-1(光敏色素 B 缺陷突變體)。 然后將它們暴露在不同光通量下的白光作為對照藍光和紅光下,測量曲率。 已確定,為了獲得野生型 phyA-101 的表型,必須暴露于四個更高數量級或約 100umol m?2 的通量。 然而,導致 phyB-1 表現出與野生型相同曲率的注量與野生型相同。 表達超過正常量的光敏色素 A 的光敏色素發現,隨著注量增加,曲率也增加到 10umol-m?2,曲率與野生型相似。 表達超過正常量的光敏色素 B 的光敏色素在不同的流度下表現出與野生型相似的曲率。

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    詞條目錄
    1. 光敏素
    2. 結構
    3. 異構體和狀態
    4. 光敏素對向光性的影響

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