植物蛋白与动物蛋白

阐述植物铁蛋白的结构和功能,重点阐述植物铁蛋白与动物铁蛋白在结构与功能的差异。

潘少香S1******* 农产品加工及贮藏工程

植物铁蛋白的结构

植物铁蛋白是由24个同源或异源亚基所结合成的1个蛋白质复合体，每个亚基包括1个由4股长螺旋组成的束、第5个短的螺旋和1个长的突出环，形成1个中空的蛋白外壳，直径为12～13 nm，壳内含1个复合体状的无机铁核，由细胞中过量铁聚合形成，内径7～8 nm。每分子铁蛋白能以可溶、无毒和生物体可利用的形式储存0～4 500个铁原子不等。所有铁蛋白是由1个球形蛋白质外笼围绕水合铁氧化物而组成，铁原子能够在单一铁蛋白这种铁一蛋白复合物中浓缩。铁蛋白外壳的亚基以4重、3重和2重对称的形式相互排列。在4重与3重轴线上具有离子通道，其中3重轴线附近通道是由亲水残基组成，可结合金属离子如Cd2+、Zn2+、Tb3+或Ca2+等。3重通道是铁的主要通道和Fe2+氧化作用位点，铁离子通过此通道进人核中，在植物和哺乳动物铁蛋白中非常保守。4重对称轴哑单位之间的离子通道比3重轴线上的要窄一些，也是亲水性的。

植物铁蛋白的功能

1调控铁生物功能、维持铁平衡

生物体内铁的氧化还原反应涉及电子传递过程，参与重要的生化反应如光合作用和呼吸作用。铁还是多种酶的辅助因子，参加了许多基本的反应如DNA合成、植物固N作用及植物激素合成。因此，缺铁会造成严重的营养紊乱，从而影响植物的生理代谢|。铁与H202反应产生羟自由基，对植物产生巨大的毒性而损害生物有机体，控制细胞中自由Fe2+对植物防御由氧化胁迫带来的损害非常重要。铁蛋白具有强大的贮铁功能，将高毒性的Fe2+转化为无毒的Fe3+螯合物形式。并通过控制细胞中游离Fe2+浓度防御氧化胁迫对植物带来的损害保持植物体内铁的平衡，为依赖于铁的生理生化过程起暂时性的铁缓冲作用。

2在植物发育过程中的作用

植物铁蛋白在植物体种子形成、叶片衰老或环境中铁的过量积累方面有着重要功能．它可以在种子萌发或质体绿化过程中释放铁，从而调节植物对铁的吸收和释放。

3铁蛋白与非生物胁迫

铁蛋白的积累受各种环境信号的诱导。在寒冷、干旱、机械损伤、衰老、强光照等各种胁迫和重金属、铁过量，烟碱、H202、脱落酸、乙烯等化学物质处理的条件下都发现植物中铁蛋白基因的转录量增加数倍，并有大量的铁蛋白存在，另外，抗坏血酸也影响或参与植物铁蛋白的合成。当植物处于不利的环境下时，氧化胁迫即占主要地位，抗氧化作用的防御能力减弱，由铁介导的自由基的产生增强，导致代谢失调、脂肪过氧化、蛋白质分解和DNA损伤。由于铁蛋白可容纳大量铁，并以稳定的形式储存，所以对植物抵抗氧化胁迫以及提高植物自身的耐受性等方面有重要作用。

4铁蛋白与生物胁迫

植物中大量积累铁蛋白，还可以对一些真菌的感染、病毒引起的坏死等表现出抗性，保护细胞免受因各种环境胁迫而导致的细胞氧化性损伤。在有病害的植物组织如病毒感染和肿瘤等中，都发现有铁蛋白的积累。如当孢囊线虫浸染使根瘤的发育和功能受损后，大豆根部即有铁蛋白的积累。此外，病毒感染和肿瘤也促使铁蛋白积累。铁蛋白通过螯合被感染组织和裂解的组织中过量的铁，可以避免铁毒害，同时也能阻止病原体扩散到其他组织，而大豆根部被线虫感染而引起的铁蛋白合成。也可能是大豆结瘤过程被抑制所致。

5抗氧化功能

所有的铁蛋白都可以在有氧条件下与溶液中的二价铁离子反应，铁离子螯合在内部的空心结构中，抑制铁氧化反应，从而保护细胞不受铁过量引起的氧化损害；而且亚铁氧化中心能利用Fenton反应的反应物阻止自由基的产生，所以认为铁蛋白具有抗氧化功能。在正常的生长条件下，植物铁蛋白天然积累在一些低光合活性的组织中，它们主要在植物的发育过程和植物对环境胁迫的适应性中起作用。在逆境胁迫条件下，植物光合作用中产生的氧自由基及金属离子(主要是铁离子)催化的Fenton反应是氧自由基的主要来源，植物铁蛋白通过贮藏过量的铁，降低植物体细胞内自由铁离子浓度，从而减少氧自由基的产生，降低氧自由基带来的损害。

植物铁蛋白与动物铁蛋白的区别

结构差别：

1动物铁蛋白中，内含子的位置和蛋白的二级结构域相关，而植物铁蛋白的二级结构域与内含子/外显子边界没有明显的关系。

2 铁蛋白外壳亚基的4重对称轴哑单位之间的离子通道比3重轴线上的要窄一些，也是亲水性的，但此结构在动物铁蛋白中却是疏水性的，因此认为此结构是动物和植物铁蛋白的主要区别之一。

3 植物铁蛋白只含H亚基分为H-1、H-2，动物铁蛋白含有H、L两种亚基

功能差别

1 植物铁蛋白与动物铁蛋白的调控方式不同

2 存在部位不同：植物铁蛋白存在于植物亚细胞器中，而动物铁蛋白存在于动物细胞的细胞质中

3 贮铁的目的不同：植物铁蛋白用于非血红素的合成，动物铁蛋白用于血红素的合成

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