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脂氧合酶

/lipoxygenase; LOX/
条目作者马艳萍饶景萍
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马艳萍

饶景萍

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最后更新 2023-05-09
浏览 237
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与植物代谢密切相关的一种酶,来源于大豆。又称脂肪氧化酶、脂肪加氧酶或脂肪氧合酶。

英文名称
lipoxygenase; LOX
又称
脂肪氧化酶、脂肪加氧酶或脂肪氧合酶
所属学科
园艺学

脂氧合酶广泛存在于各种高等植物中,是一种含非血红素铁蛋白的氧化还原酶,分子质量一般在90000~100000。

LOX在生物体内专一催化含有顺,顺-1,4-戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸(亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸)双键处的加氧反应,生成具有共轭双键的多元不饱和脂肪酸的氢过氧化物,其与破坏维生素A的胡萝卜素加氧酶是同一物。在植物体内,LOX主要以十八碳酸如亚油酸、亚麻酸等为底物,由LOX启动合成的一系列环状或脂肪族化合物统称氧脂,此代谢过程称为LOX途径或十八碳酸途径。根据LOX底物氧化反应发生的位置分为9-LOX和13-LOX,分别催化亚油酸或亚麻酸碳氢链第9个或第13个碳原子上发生氧化反应。不同植物中LOX的最适pH和最适温度存在较大差异,但多数植物的LOX在偏酸性或中性条件下有最高活性,如猕猴桃最适pH为5.0~5.5,最适温度30℃;葡萄最适pH为6.2和7.0,最适温度40℃;黄瓜最适pH为7.0,最适温度40℃。

LOX能直接或间接参与植物的多种代谢反应,在植物的生长、发育、成熟衰老、种子萌发及抵御机械损伤和病虫侵染等逆境过程中具有重要的调控作用。

LOX的作用受到细胞膜结构和脂类中脂肪酸组分的影响,对植物的生长发育起到调节作用,且与植物的成熟、衰老密切相关。LOX参与果实成熟衰老的机制概括为:①启动细胞内膜系统脂质过氧化,导致细胞膜透性增加,加剧细胞膜的降解。②脂质过氧化产物对酶、DNA等有活性的生物大分子有毒害作用,导致细胞功能丧失。③LOX及其脂质过氧化产物参与茉莉酸、脱落酸和乙烯等的生物合成,促进组织衰老。多数果实的LOX活性随着成熟和衰老进程逐渐升高。在苹果果实发育与后熟过程中,其幼果期的LOX活性较高,之后下降,至成熟后果实的LOX活性再次提高。

植物种子中储藏脂的转运和降解是种子萌发过程中重要的生理生化代谢,高活性的LOX在种子萌发过程中促使细胞膜破裂,具有加速贮藏物质转化和定向运输的作用。植物从萌发到长成的过程中,LOX的种类和活性存在较大差异,生长快速的植物组织中LOX活性较高。

LOX通常处于静止状态,只有当生物体发育到一定阶段或受到环境胁迫时LOX才启动。植物在生长过程中受到机械伤害和病虫侵染时能产生信号分子进行调节,诱导植物中的LOX活性和代谢产物增加,抗性品系植株的LOX活性显著高于敏感植株。

LOX能催化果实中的不饱和脂肪酸过氧化形成脂肪酸氢过氧化物,对果实的风味产生影响,是部分果蔬形成特有香气成分的关键酶。例如,LOX途径形成的己醛和己烯醛等物质,是黄瓜、草莓、苹果和茶叶等清香型香气的重要来源。草莓果实成熟期间内部花青素含量增加,果实外部色泽加深,其花青素积累增强是LOX活性的提高促进了果实内源乙烯的积累,进而促进了叶绿素的降解和花青素的合成。

LOX活性的高低与外界条件密切相关,在植物生长期间,温度、水分、光照、盐浓度、抑制剂等均会影响LOX的活性,在果实成熟与贮藏期间表现更为明显。常温下植物果实软化衰老加快,LOX活性较高,低温可显著抑制贮藏前期的LOX活性且在一定程度上延迟衰老。外施水杨酸处理豌豆叶片和猕猴桃果实可有效抑制LOX活性,延缓植物组织的衰老。因此,可通过有效调控LOX活性的影响因素进而调控植物的生长发育等过程。

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