核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性的测定
《植物生理学》问答题
《植物生理学》问答题
1、试述植物光呼吸和暗呼吸的区别。
答：
比较项目暗呼吸光呼吸
底物葡萄糖乙醇酸
代谢途径糖酵解、三羧酸循环等途径乙醇酸代谢途径
发生部位胞质溶胶、线粒体叶绿体、过氧化物酶体、线粒体
发生条件光、暗处都可以进行光照下进行对O2、CO2浓度的反应无反应高O2促进，高CO2抑制
2、光呼吸有什么生理意义
答：（1）光呼吸使叶片在强光、CO2不足的条件下，维持叶片内部一定的CO2水平，避免光合机构在无CO2时被光氧化破坏。
（2）光呼吸过程消耗大量O2，降低了叶绿体周围O2浓度和CO2浓度之间的比值，有利于提高RuBP氧化酶对CO2的亲和力，防止O2对光合碳同化
的抑制作用。
综上，可以认为光呼吸是伴随光合作用进行的保护性反应。
3、试述植物细胞吸收溶质的方式和机制。
答：（1）扩散：
①简单扩散：简单扩散是指溶质从高浓度区域跨膜移向临近低浓度区域的过程。不
需要细胞提供能量。
②易化扩散：又名协助扩散，是指在转运蛋白的协助下溶质顺浓度梯度或电化学梯度的跨膜
转运过程。不需要细胞提供能量。
（2）离子通道：离子通道是指在细胞膜上由通道蛋白构成的孔道，作用是控制离子通过细胞膜。
（3）载体：载体是跨膜转运的内在蛋白，在夸膜区域不形成明显的孔道结构。
①单向运输载体：单向运输载体能催化分子或离子顺电化学梯度单向跨膜转运。
②反向运输器：反向运输器与膜外的H+结合时，又与膜内的分子或离子结合，两者朝相反
的方向运输。
③同向运输器：同向运输器与膜外的H+结合时，又与膜外的分子或离子结合，两两者朝相
同的方向运输。
（4）离子泵：离子泵是膜上的ATP酶，作用是通过活化ATP推动离子逆化学势梯度进行跨膜转运。
生理生化指标的作用和意义简述
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。
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
核酮糖1,5-二磷酸羧化酶羧化活性的测定
核酮糖1,5-二磷酸羧化酶羧化活性的测定
一、实验原理
核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶是光合作用中一个关键酶，它在Calvin 循环中催化中催化CO2的固定，生成2分子的3-磷酸甘油酸(3-PGA)，同时它是一个双功能酶，又能催化将O2加在核桐糖-1,5-二磷酸(RuBP)上生成1分子的磷酸乙醇酸和1分子的PGA ，这两个反应的速率由O2和CO2的浓度调节[1]。分光光度酶偶联法是根据RuBP 羧化酶催化RuBP 与CO2反应产生的磷酸甘油酸与NADH 的氧化作用相偶联的原理设计的。当加入ATP 及NADH 后，NADH 在PGK 和GAPDH 的催化下氧化为NAD+，每羧化l mol RuBP 有2 mo1 NADH 被氧化，根据在波长340 nm 处光密度的变化，可测知NADH 的数量，从而算出同化CO2的值。Rubisco 羧化活性的测定可用酶偶联法将3-PGA 的变化转换为NADH 的变化来测定。
RuBP+CO2+H2O −−−−→−+2
Mg RuBPC ，2(3-PGA)
3-PGA+ATP −−
−−−→−－磷酸甘油激酶
31,3-二磷酸甘油酸+ADP 1,3-二磷酸甘油酸+NADH −−−−−−→−－磷酸脱氢酶
甘油醛－33-磷酸甘油醛
+NAD++PO43+ 二、实验仪器及材料 2.1实验仪器
研钵、分光光度计、秒表、比色杯、冷冻离心机 2.2实验材料
小麦叶片 三、实验步骤
1.核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶活性额测定
1.1称取0.1 g 新鲜叶片，放于已经预冷的研钵中。
15二磷酸核酮糖化学式
15二磷酸核酮糖化学式
1，5-二磷酸核酮糖，也被称为RuBP，是一种有机化合物。其化学式为C₅HOP₂。
它是在光合作用中的卡尔文循环里起重要作用的一种五碳糖。在羧化阶段，固定CO2的是五碳化合物RuBP（1，5-二磷酸核酮糖）。RuBP先是形成一种烯二醇中间产物，后与CO2反应生成一不稳定的六碳化合物（2’-羧基-3-酮基-D-阿拉伯醇-1，5-二磷酸）。C-C键断裂，产生一分子PGA（3-磷酸甘油酸）和一个PGA碳负离子，再经质子化可得两分子PGA。这个反应是由R ubisco（1，5-二磷酸核酮糖羧化酶）催化的。
以上信息仅供参考，建议查阅专业化学书籍或咨询专业化学家以获取更准确的信息。
核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)检测试剂盒(RuBP比色法)
核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)检测试剂盒(RuBP比色法)简介：
植物光合作用的中，C3途径是所有植物共有的光合碳同化途径，核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase，Rubisco或RuBPCo或RuBPCase)是一种酶(EC4.1.1.39)，又称1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，分子量约为53kD，由8个大亚基和8个小亚基组成，是光合作用中决定碳同化速率的关键酶，该酶活力的大小反应了植物光合能力的强弱，RUBP羧化酶是光合作用碳代谢中的重要的调节酶，主要存在于叶绿体的可溶部分，总量占叶绿体可溶蛋白50-60%。在植物叶片发育过程中，此酶活性呈规律性的变化。
Leagene核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)检测试剂盒(RuBP比色法)检测原理是在Rubisco催化核酮糖1,5-二磷酸(RuBP)，1分子后者与1分子的CO2结合，产生2分子的3-磷酸甘油酸(PGA)，后者通过3-磷酸甘油酸激酶和甘油醛-3-磷酸脱氢酶的作用，产生甘油醛-1,3-二磷酸，并使NADH氧化。因此1分子CO2被固定，伴随2分子NADH氧化，由NADH氧化的量就可计算Rubisco的活性，通过分光光度比色法(分光光度计)测定340处吸光度的变化，计算出NADH的消耗速率进一步推算出核酮糖1,5-二磷酸羧化酶活性水平。该试剂盒主要用于检测植物样本、血清等中核酮糖1,5-二磷酸羧化酶活性，25T规格的试剂盒可检测23-24个样本。
组成：
核酮糖1,5-二磷酸羧化酶检测试剂盒(RuBP比色法)
核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)检测试剂盒(RuBP比色法)简介：
植物光合作用的中，C3途径是所有植物共有的光合碳同化途径，核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase，Rubisco或RuBPCo或RuBPCase)是一种酶(EC 4.1.1.39)，又称1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，分子量约为53kD，由8个大亚基和8个小亚基组成，是光合作用中决定碳同化速率的关键酶，该酶活力的大小反应了植物光合能力的强弱，RUBP羧化酶是光合作用碳代谢中的重要的调节酶，主要存在于叶绿体的可溶部分，总量占叶绿体可溶蛋白50-60%。在植物叶片发育过程中，此酶活性呈规律性的变化。
Leagene核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)检测试剂盒(RuBP比色法)检测原理是在Rubisco催化核酮糖1,5-二磷酸(RuBP)，1分子后者与1分子的CO2结合，产生2分子的3-磷酸甘油酸(PGA)，后者通过3-磷酸甘油酸激酶和甘油醛-3-磷酸脱氢酶的作用，产生甘油醛-1,3-二磷酸，并使NADH氧化。因此1分子CO2被固定，伴随2分子NADH氧化，由NADH氧化的量就可计算Rubisco的活性，通过分光光度比色法(分光光度计)测定340处吸光度的变化，计算出NADH的消耗速率进一步推算出核酮糖1,5-二磷酸羧化酶活性水平。该试剂盒主要用于检测植物样本、血清等中核酮糖1,5-二磷酸羧化酶活性，25T规格的试剂盒可检测23-24个样本。
组成：
1,5-二磷酸羧化酶／加氧酶（Rubisco）
1,5-二磷酸羧化酶／加氧酶（Rubisco）
植物生理学通讯第43卷第2期,2007年4月363
核酮糖.1,5.二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)
梅杨,李海蓝,谢晋,罗红艺
华中师范大学生命科学学院,武汉430079
Ribulose-I,5-bisphosphateCarboxylase/oxygenase(Rubisco)
MEIY ang,LIHai—Lan,XIEJin,LUOHong—Yi
CollegeofLifeSciences,CentralChinaNormaliVPl魄Wuhan430079,China
提要:文章就核酮糖一1,5.二磷酸羧化酶,加氧酶(Rubisco)的分布,结构,性质,分类与功能的研究进展作了介绍.
关键词:核酮糖一1,5一二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco);Rubisco类似蛋白(RLP);羧化/氧化值;热稳定性;分类
核酮糖一1,5一二磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose一1,5一bisphosphatecarboxylase/oxygenase,Rubisco)是植
物光合作用过程中固定CO,的关键酶,同时也参
与植物的光呼吸代谢途径,消耗植物光合作用合
成的有机物,由此造成的净光合效率损失高达
50%(Lundqvist和Schneider1991;熊晓然等
2003;Ashida等2005).因此,研究Rubisco对
提高植物的光合作用效率有重要意义.自从1953
年Calvin等在研究光合碳循环过程中证实其存在至
今,有关Rubisco的一系列问题不断得到阐明,
Rubisco活性的测定inbook植物生理学实验手册
4-17 二磷酸核酮糖羧化/加氧酶(Rubisco)羧化活性的测定
核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶(EC 4.1.1.39) 是光合作用中的一个关键酶，它在Calvin循环中催化CO2的固定，生成二分子的3-磷酸甘油酸(3-PGA),同时它是一个双功能酶，又能催化将O2加在核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)的C-2位置上生成一分子的磷酸乙醇酸和一分子的3-磷酸甘油酸，这两个反应的速率由
O2和CO2浓度调节。
Rubisco羧化活性的测定一般通过测定从NaH14CO3生成酸稳定的
[1-14C]-3-PGA的速率来进行, 也可以用酶偶联法将3-PGA的变化转变为NADH 来测定。其原理如下：
RuBP + CO2 + H2O Rubisco+Mg2+ 2 ×3-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸+ ATP 3-磷酸甘油酸激酶+ Mg2+1,3-二磷酸甘油酸+ ADP
1,3-二磷酸甘油酸+ NADH 3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛+ NAD+ + H+ + PO4-3
从以上反应计算一分子RuBP的羧化就有两分子的NADH被氧化，这样就可以用紫外分光光度计在340 nm测NADH的减少来计算酶活力。
1仪器设备
液体闪烁计数器、烘箱、水浴锅、研钵或组织捣碎机、分光光度计等
2 操作方法
2.1 Rubisco的提取及纯化
2.1.1植物粗提液的制备称约X g叶片加入X ml预冷到4℃提取缓冲液(Tris-HCl pH 7.8 100 mmol/L, KCl 20 mmol/L, EDTA 1 mmol/L)中匀浆，15000g离心10 min取上清液备用。
2021年上海生命科学等级考二模分类汇编综合题：光合作用
（五2021徐汇二模）植物生理
图10为香椿幼苗光合作用的部分过程示意图，A-F代表相关物质，Ⅰ、Ⅱ表示相关过程。Rubisco酶（核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶）和SBP酶（景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶）是香椿幼苗光合作用过程中的关键酶。
图10
47.据图10分析，字母A代表: __________；香椿幼苗夜间产生ATP的场所
是:__________ 。
48.下列关于图10中的物质与过程的叙述，错误的是__________。（多选）
A.Rubisco酶可以催化E物质的还原过程。
B.CO2浓度可以影响Ⅱ过程中Rubisco酶和SBP酶的活性。
C.香椿幼苗光合作用产生的有机物可以参与糖类、氨基酸、脂质的合成。
D.光合作用过程中只消耗水分不产生水分子
褪黑素（MT）是一种具有吲哚结构的小分子激素，参与多种生理过程。科研人员以香椿幼苗为实验材料，开展在盐(150 mmol／L NaCl)胁迫下，不同浓度外源性MT对香椿幼苗生长等方面影响的研究。部分实验结果如表1（其中气孔导度表示气孔开放程度）。
表1
注：本实验设置6组，CK为对照组，其中只加入了1/4 Hoagland营养，实验组在1/4 Hoagland营养液依次分别加入NaCl和不同浓度的MT。NaCl浓度为150 mmol／L NaCl，MT50、MT100、MT200和MT400分别代表50、100、200和400 µmol／L MT。
49.据表1分析，下列相关叙述正确的是。（多选）
A. 盐胁迫显著抑制了香椿幼苗的叶长和株高。
B. 与单一盐胁迫相比较，分别施加50～200 µmol/L 外源MT后，均可促进香椿幼苗的生长。
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生物学答案
单项选择题：本题共13小题，每小题2分，共26分。
1-13：CBCCD DDBCD DBD
多项选择题：本题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。
14 ACD 15 ABC 16 AD 17 ACD 18 CD
非选择题：本题共5题，共59分。
19.（共13分）
（1）A （2分）差速离心（2分）维持叶绿体膜内外溶液的渗透压（2分）
（2）CLH2基因表达量下降，（PAO基因表达量几乎不变，）使叶绿素合成减少（1分），吸收利用光能减少（1分）
NADPH和ATP（1分，答全给分）
核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶活性降低（2分）
（3）Ca2+离子跨膜运输进入根细胞，激活钙响应蛋白复合物，促进细胞内多余的Na+通过主动运输排出细胞（2分）
20.（共8分）
（1）神经冲动（电信号或兴奋）（1分）大脑皮层（1分）传入神经（1分）
（2）不能（1分）实验只能证明Otop1蛋白在味觉产生的过程中发挥作用，但不一定是受体（2分）。（3）
（2分）
21.（共11分）
（1）次生（1分）原有土壤条件基本保留（甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体）（2分）（2）间接（1分）
（3）样方法（取样器取样）（1分）
种植高多样性的（多种）演替中后期的多年生草本植物（2分）
（4）①C4植物根系生物量大，根系分解率低（2分）
②豆科植物根分解率高，可以释放N元素到土壤中供应C4植物吸收（2分）
实验八Rubisco活性的测定
实验⼋Rubisco活性的测定
RuBP羧化酶活性测定
⼀、实验⽬的
了解核酮糖-1,5-⼆磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）在光合作⽤中的作⽤，掌握⽐⾊法测定Rubisco的原理和⽅法。
⼆、实验原理
RuBP羧化酶是⼀种双功能酶，是光合作⽤中的关键酶，是⼀个双功能酶，即可催化RuBP的羧化反应，⼜可催化加氧反应，故全名为RuBP羧化酶/加氧酶（RuBP carboxylase/oxygenase,简称Rubisco），普遍存在于⾃养⽣物中，在C3植物中含量较为丰富。在卡尔⽂循环中，Rubisco 催化CO2的固定，⽣成2分⼦的3-磷酸⽢油酸；同时⼜能催化将氧⽓加在核酮糖-1,5-⼆磷酸的C2位置上⽣成1分⼦的磷酸⼄醇胺和1分⼦的3-磷酸⽢油酸，这两个反应的速率由细胞内O2和CO2的相对浓度调节。
Rubisco催化RuBP与⼀份⼦CO2结合，产⽣两分⼦PGA，PGA在3-磷酸⽢油酸激酶和3-磷酸⽢油醛脱氢酶的作⽤下，产⽣3-磷酸⽢油醛，并使还原型辅酶I（NADH）氧化。反应如下：
RuBP+CO2+H2O----2PGA
3-PGA+ATP------1,3-⼆磷酸⽢油酸+ADP
1,3-⼆磷酸⽢酸+NADP+H+ -------3-磷酸⽢油醛+NAD+
通过上述偶联反应，1分⼦的CO2被固定，2分⼦NADH被氧化。因此，从340nm吸光度的变化可计算NADP的减少量来计算酶活⼒。
三、实验材料与试剂
1.实验材料：⼩麦和⽟⽶
2.试剂药品：
Rubisco提取介质；反应体系；ATP溶液；磷酸肌酸溶液；磷酸肌酸激酶溶液；3-磷酸⽢油酸激酶溶液；3-磷酸⽢油醛脱氢酶溶液；RuBP溶液；ATP；NADH 溶液。
Rubisco活性的测定 in book 植物生理学实验手册
4-17 二磷酸核酮糖羧化/加氧酶(Rubisco)羧化活性的测定
核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶(EC 4.1.1.39) 是光合作用中的一个
关键酶，它在Calvin循环中催化CO2的固定，生成二分子的3-磷酸甘油酸(3-PGA),同时它是一个双功能酶，又能催化将O2加在核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)的C-2位置上生成一分子的磷酸乙醇酸和一分子的3-磷酸甘油酸，这两个反应的速率由
O2和CO2浓度调节。
Rubisco羧化活性的测定一般通过测定从NaH14CO3生成酸稳定的
[1-14C]-3-PGA的速率来进行, 也可以用酶偶联法将3-PGA的变化转变为NADH 来测定。其原理如下：
RuBP + CO2 + H2O Rubisco+Mg2+ 2 ×3-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸+ ATP 3-磷酸甘油酸激酶+ Mg2+1,3-二磷酸甘油酸+ ADP
1,3-二磷酸甘油酸+ NADH 3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛+ NAD+ + H+ + PO4-3
从以上反应计算一分子RuBP的羧化就有两分子的NADH被氧化，这样就可以用紫外分光光度计在340 nm测NADH的减少来计算酶活力。
1仪器设备
液体闪烁计数器、烘箱、水浴锅、研钵或组织捣碎机、分光光度计等
2 操作方法
2.1 Rubisco的提取及纯化
2.1.1植物粗提液的制备称约X g叶片加入X ml预冷到4℃提取缓冲液
(Tris-HCl pH 7.8 100 mmol/L, KCl 20 mmol/L, EDTA 1 mmol/L)中匀浆，15000g离心10 min取上清液备用。
二磷酸核酮糖羧化酶加氧酶(Rubisco)试剂盒说明书
货号: QS3703-25 规格：25管/24样二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Rubisco）试剂盒说明书
紫外分光光度法
正式测定前务必取 2-3 个预期差异较大的样本做预测定
测定意义：
核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶（EC 4.1.1.39）是植物光合作用中的一个关键酶，的固定，同时又制约着碳素向Calvin循环和光呼吸循环分流，其活性的大小直接既控制着CO
2
影响着光合速率。
测定原理：
结合，产生2在Rubisco的催化下，1分子的核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）与1分子的CO
2
分子的3-磷酸甘油酸（PGA），PGA可通过外加的3-磷酸甘油酸激酶和甘油醛-3-磷酸脱氢酶的作用，产生甘油醛-3-磷酸，并使还原型辅酶I（NADH）氧化。因此，340nm吸光度的变化可计算还原型辅酶I氧化速率，还原型辅酶I氧化速率可反应Rubisco的活性。
自备实验用品及仪器：
可见-紫外分光光度计、台式离心机、水浴锅、可调式移液器、1mL石英比色皿、研钵、冰和蒸馏水。
试剂的组成和配制：
提取液：25mL×1瓶，4℃保存；
试剂一：25mL×1瓶，4℃保存；
试剂二：粉剂×1瓶，-20℃保存；
试剂三：粉剂×1支，-20℃保存；临用前加入875uL蒸馏水充分溶解待用；用不完的试剂4℃保存一周；
试剂四：粉剂×1支，-20℃保存；临用前加入875uL蒸馏水充分溶解待用；用不完的试剂4℃保存一周；
粗酶液制备：
按照组织质量（g）：提取液体积(mL)为1：5~10的比例（建议称取约0.1g组织，加入1mL 提取液），进行冰浴匀浆。10000g 4℃离心10min，取上清，置冰上待测。
核酮糖二磷酸羧化酶
核酮糖二磷酸羧化酶
核酮糖二磷酸羧化酶是植物细胞中最重要的糖磷酸酶类之一，它们被广泛应用于农业收获和食品加工中，作用是加快和促进生物体内糖类的转化和释放。这种酶在复杂的水解和消化糖分子的过程中发挥着关键作用，促进植物的生长发育以及抵御外源性胁害。
核酮糖二磷酸羧化酶，简称为NTPase，有多种名称，其最终活性产物主要是核酮三磷酸或糖磷酸。它们最初发现于植物细胞，但随后也发现了细菌、霉菌等微生物细胞组织中具有该类酶的活性。根据NTPase活性的不同，它们可分为三类：谷糖二磷酸羧化酶、葡萄糖二磷酸羧化酶和鼠李糖二磷酸羧化酶。在植物体内，核酮糖二磷酸羧化酶通过水解糖分子的细胞膜，以钾离子为中介，将糖转变成高能量的二磷酸糖分子，这种酶具有释放糖磷酸水解产物，改变细胞内糖类水平和细胞形态结构的作用。
核酮糖二磷酸羧化酶在食品加工中起着重要作用，可以加快食品中糖分的释放，从而提高食品的糖分提取率。此外，NTPase也可以改变食品的着色特性，减少褐变现象，改善食品的口感和质地，延长食品的保质期。另一方面，它还能够消除植物胞壁中的半纤维素，提高植物细胞的抗逆性，有助于植物的发育和繁殖。
在农业收获中，NTPase的应用更加广泛，可以促进果实的成熟，改善果实的质量，同时有助于改变果实的有机酸组成，以调节果实的口感。此外，NTPase还能够帮助植物抗避有害病虫害，提高农作物的抗病能力。
随着农业技术的发展和技术创新，核酮糖二磷酸羧化酶的研究也在不断发展和完善，希望可以借助这类酶的研究为农作物提供更多的技术支持，使农作物产量提升，为人们提供更丰富多样的食物。
RuBP羧化酶
一、RuBP羧化酶/加氧酶的发现
早在1947年，Whildman和Bonner 首先在植物叶绿体中观察到有一电 泳均一的大分子蛋白，称之为组分I 蛋白，后经验证它就是RuBP羧化酶 即1,5-二磷酸核酮糖羧化酶。 它是地球上最为丰富的一种蛋 白质,也是地球上唯一可从空气中取 得CO2的酶。RuBP羧化酶/加氧酶有丰 富的必需氨基酸,是具有潜在开发价 值的一种高质量蛋白质,也是植物体 内的一种重要的储藏蛋白质。
五、对RuBP羧化酶/加氧酶研究的展望
• RuBP 羧化酶 / 加氧酶是植物光合作用 和呼吸作用的关键酶，对植物净光 合产物的积累起着关键作用，而农 作物产量的提高是关乎国计民生的 大事，因此对 RuBP 羧化酶 / 加氧酶的 研究也将不断进入更深层次，为光 和效率的提高以及农作物产量的突 破做出贡献。另外， RuBP 羧化酶 / 加氧酶活性水平是否能影响植物的 抗逆性这方面的研究还比较少，如 果得到印证，那么植物抗逆性的研 究也将得到突破。
Rwenku.baidu.comBP羧化酶/加氧酶
植物营养与农资专业 2014.11.20
• 一、RuBP羧化酶/加氧酶的发现 • 二、RuBP羧化酶/加氧酶的结构与功 能 • 三、RuBP羧化酶/加氧酶活性 -活性的测定 -影响其活性的因素 • 四、RuBP羧化酶/加氧酶在光合碳同 化中的重要作用 • 五、对RuBP羧化酶/加氧酶研究的展 望
植物生理学题库-03 光合作用作业及答案
第三章光合作用
一、名词解释
1．光合色素：指植物体内含有的具有吸收光能并将其用于光合作用的色素，包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素等。
2．原初反应：包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变，即由光所引起的氧化还原过程。
3．红降现象：当光波大于685nm时，虽然仍被叶绿素大量吸收，但量子效率急剧下降，这种现象被称为红降现象。
4. 爱默生效应：如果在长波红光（大于685nm）照射时，再加上波长较短的红光（650nm），则
量子产额大增，比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高。
5．光合链：即光合作用中的电子传递。它包括质体醌、细胞色素、质体蓝素、铁氧还蛋白等许多电子传递体，当然还包括光系统I和光系统II的作用中心。其作用是水的光氧化所产生的电子依次传递，最后传递给NADP+。光合链也称Z链。
6．光合作用单位：结合在类囊体膜上，能进行光合作用的最小结构单位。
7．作用中心色素：指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分子。
8．聚光色素：指没有光化学活性，只能吸收光能并将其传递给作用中心色素的色素分子。聚光色素又叫天线色素。
9．希尔反应：离体叶绿体在光下所进行的分解水并放出氧气的反应。
10．光合磷酸化：叶绿体（或载色体）在光下把无机磷和ADP转化为ATP，并形成高能磷酸键的过程。
11．光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气，放出CO2的过程。光呼吸的主要代谢途径就是乙醇酸的氧化，乙醇酸来源于RuBP的氧化。光呼吸之所以需要光就是因为RuBP的再生需要
光。
12．光补偿点：同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度。
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核酮糖－1，5－二磷酸羧化酶（ribulose－1，5－bisphosphatecarboxylase，RuBPCase）是光合作用碳代谢中的重要的调节酶，是植物中最丰富的蛋白质，主要存在于叶绿体的可溶部分，总量约占叶绿体可溶蛋白50％～60％。本实验用分光光度法测定酶的羧化能力。
一、原理：在RuBPCase的催化下，1分子的核酮糖－1，5－二磷酸（RuBP）与1分子的CO2结合，产生2分子的3－磷酸甘油酸（PGA），PGA可通过外加的3－磷酸甘油酸激酶和甘油醛－3－磷酸脱氢酶的作用，产生甘油醛－3－磷酸，并使还原型辅酶I（NADH）氧化.因此，由辅酶I氧化的量就可计算RuBPCase的活性，由340nm吸光度的变化可计算还原型辅酶I氧化的量。为了使NADH的氧化与CO2的固定同步，从而需要加入磷酸肌酸（Cr～P）和磷酸肌酸激酶的ATP再生系统。ADP＋Cr～P磷酸肌酸激酶ATP＋Cr
二、材料、仪器设备
（一）材料：菠菜叶片、小麦及水稻叶片。
（二）仪器设备：1. 紫外分光光度计；2. 冷冻离心机，3. 匀浆器；4. 移液管；5. 秒表。（三）试剂：1. 5mmol／LNADH；2. 25mmol/L RuBP；3. 0.2mol/L NaHCO3；4. RuBPCase提取介质：40mmol/L（pH7.6）Tris－HCl缓冲溶液，内含10mmol/L MgCl2、0.25mmol/L EDTA、5mmol/L 谷胱甘肽；5. 反应介质：100mmol/L Tris－HCl缓冲液，内含12mmol/L MgCl2和0.4mmol/L EDTA-Na2，pH7.8；6. 160u/ml 磷酸肌酸激酶溶液；7. 160u/ml 甘油醛－3－磷酸脱氢酶溶液；8. 50mmol/L ATP；9. 50mmol/L 磷酸肌酸；10. 160u/ml 磷酸甘油酸激酶溶液；11. 菠菜的RuBPCase提取液。
三、实验步骤
1. 酶粗提液的制备取新鲜菠菜叶片10g，洗净擦干，放匀浆器中，加入10ml预冷的提取介质，高速匀浆30S，停30S，交替进行3次；匀浆经4层纱布过滤，滤液于20000×g 4℃下离心15min，弃沉淀；上清液即酶粗提液，置0℃保存备用。
2. RuBPCase活力测定按下表配制酶反应体系
3. 反应介质
4. 将配制好的反应体系摇匀，倒入比色杯内，以蒸馏水为空白，在紫外分光光度计上340nm 处反应体系的吸光度作为零点值。将0.1mlRuBP加于比色杯内，并马上计时，每隔30S测一次吸光度，共测3min。以零点到第1min内吸光度下降的绝对值计算酶活力。由于酶提取液中可能存在PGA，会使酶活力测定产生误差，因此除上述测定外还需做一个不加RuBP的对照。对照的反应体系与上述酶反应体系完全相同，不同之处只是把酶提取液放在最后加，加后马上测定此反应体系在340nm处的吸光度，并记录前1min内吸光度的变化量，计算酶活力时应减去这一变化量。
四、结果计算
RuBPCase的酶活力（μmol/ml酶液/min）＝ΔA×N×10/(6.22×2dΔt)式中：ΔA－反应最初1min 内340nm处吸光度变化的绝对值（减去对照液最初1min的变化量）；酶活力为每min每ml酶液固定CO2μmol数；N－稀释倍数 6.22－每μmolNADH在340nm处的吸光系数；2－表示每固定1molCO2有2molNADH被氧化；Δt－测定时间为1min d－比色光程（cm）。