钙离子调控绿豆芽苗中植酸降解的研究
绿豆及其芽苗在我国食用广泛，有很高的营养价值，但绿豆中含有很多抗营养因子。植酸通常以植酸钙镁盐的形式存在于籽粒中，降低蛋白质、矿质元素、碳水化合物等的生物利用率。研究表示发芽能明显降低籽粒中植酸含量。发芽过程中外源添加Ca2+能显著促进植酸降解，但Ca2+调控芽苗植酸降解的机理并不明确。本课题通过添加三氯化镧、维拉帕米、钌红和CaCl2以改变细胞内Ca2+水平和Ca2+跨膜转运过程探讨Ca2+对绿豆芽苗中植酸降解的调控作用。结果表明钙离子通道对植酸降解起重要作用，同时胞内和胞外钙协同调控绿豆芽苗中植酸的降解。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1. 1 实验材料 2
1. 2 主要试剂与仪器 2
1. 3 实验方法 3
1. 4 指标测定 3
1. 4. 1 绿豆芽长 3
1. 4. 2 绿豆株重 3
1. 4. 3 绿豆茎粗 3
1. 4. 4 植酸含量、无机磷、总磷含量 3
1. 4. 5 植酸酶活性、酸性磷酸酶活性 3
1. 4. 6 可溶性钙、总钙 4
1. 4. 7 钙的亚细胞分布 4
1. 5 数据统计与分析 4
2 结果与分析 4
2. 1 钙通道抑制剂对绿豆芽苗芽长、株重、茎粗的影响 4
2. 1. 1 钙通道抑制剂对绿豆芽苗芽长的影响 4
2. 1. 2 钙通道抑制剂对绿豆芽苗株重的影响 4
2. 1. 3 钙通道抑制剂对绿豆芽苗茎粗的影响 5
2. 2 钙通道抑制剂对植酸、无机磷、总磷含量的影响 5
2. 2. 1 钙通道抑制剂对植酸含量的影响 6
2. 2. 2 钙通道抑制剂对无机磷含量的影响 6
2. 2. 3 钙通道抑制剂对总磷含量的影响 7
2. 3 钙通道抑制剂对植酸降解代谢相关酶活性的影响 7
2. 3. 1 钙通道抑制剂对植酸酶活性的影响 7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2. 3. 2 钙通道抑制剂对酸性磷酸酶活性的影响 8
2. 4 钙通道抑制剂对可溶性钙、总钙和钙的亚细胞分布的影响 8
2. 4. 1 钙通道抑制剂对可溶性钙含量的影响 8
2. 4. 2 钙通道抑制剂对总钙含量的影响 9
2. 4. 3 钙通道抑制剂对绿豆芽苗子叶钙的亚细胞分布的影响 10
3 讨论 11
致谢 12
参考文献 12
钙离子调控绿豆芽苗中植酸降解的研究
引言
绿豆是我国传统的农作物之一[1]，其营养丰富，同时也有清热解毒、抗菌抑菌、降血脂和抗肿瘤等作用[2]。然而绿豆中还含有一种常见的抗营养物质—植酸。植酸也称为六磷酸肌醇，是植物体内肌醇和磷的主要贮存形式[3]。植酸分子中含有螯合能力很强的六个磷酸基团，它能与多种金属阳离子螯合形成不可溶的复合盐，从而降低人和动物对这些矿质元素的吸收[4]，植酸还是蛋白质消化酶的抑制剂，它能降低人和动物对蛋白质的吸收[5]，此外，植酸还能直接或间接的与淀粉结合，使得淀粉酶不能降解淀粉而影响血糖含量。有报道称植酸盐还会与脂类及其衍生物结合成菲汀[6]，菲汀不能被脂肪酶水解，所以脂类的利用率也会减小。
几十年来，降低植酸含量和提高植物性原料营养价值一直是研究热点，关于降低植酸含量的方法也有很多。按不同的降解原理可分为物理方法与生物方法。
常见的物理方法包含机械处理、热处理和膜处理等[7]。其中机械碾皮处理一般适用于谷类籽粒，因谷类籽粒中植酸多分布在糊粉层，碾皮能显著降低籽粒植酸含量，但碾皮同样会带走糊粉层中的矿质元素、维生素与膳食纤维[8]，而豆类中植酸主要分布在子叶和胚乳，碾皮处理对减低植酸含量影响不大。热处理降低植酸需较高温度，而家庭烹饪处理温度低、时间短，植酸不能大量减少，而高温则会降低籽粒营养[8]。
常见的生物降解方法包括孵育、发芽和发酵的方法，其基本原理是利用植酸酶降解植酸。孵育法即将籽粒在内源植酸酶适宜的环境里进行培养，一般培养的时间越长，植酸酶的活性越高，植酸含量减少。种子在发芽过程中，内源植酸酶活性迅速增强，使得植酸大量降解以为植物的生长提供肌醇和磷[9]。
钙是植物必须的营养物质，它能维持细胞壁、细胞膜及膜结合蛋白的稳定性[10]，且它作为第二信使在植物的信号传导中发挥着重要作用[11]。钙主要以果胶酸钙、钙调素蛋白和植酸钙等形式存在于植物细胞中；液泡中含大量有机酸并能与钙结合形成草酸钙、柠檬酸钙和苹果酸钙等。细胞质中游离Ca2+较少，主要与蛋白质等大分子相结合，以避免与无机磷酸盐形成磷酸钙沉淀，从而影响细胞正常的生理活动；Ca2+的主要存储部位包括细胞间隙以及胞内液泡、内质网、线粒体和叶绿体等细胞器[12]。
一般来说，钙离子在细胞膜内外的转运由载体和通道两种“机构”调控，但通道转运钙离子的速率较载体快得多，所以钙离子通道是钙离子转运与钙信号产生的关键[13]。当前植物钙通道的研究还处于萌芽阶段，很多研究结果都来自于抑制实验[14]。目前普遍使用的钙通道抑制剂包括无机抑制剂与有机抑制剂。无机抑制剂一般是金属离子，μmol水平的La3+、Gd3+，Al3+就能削弱多种生物膜上的钙离子流动，包括原生质体膜，质膜和液泡膜囊泡[15,16,17]。普遍使用的有机抑制剂包括两种:一种是苯氨基醇类化合物，如维拉帕米，另一种则是二氢吡啶类化合物，如硝苯乙吡啶。 在苯氨基醇类化合物中，维拉帕米是经常用到的一种钙通道抑制剂，它能大大减弱钙通道的开放程度，也能缩短通道的开放时间，这种现象已经在高等植物和藻类中的生物膜上得到证实，如液泡膜、内质网膜和质膜[18,19]。钌红作为钙通道的有机抑制剂，可以抑制细胞内钙的释放。
植酸在种子萌发过程中大量降解，且发芽过程中添加外源钙显著促进植酸降解，但对钙离子对绿豆芽苗植酸降解的调控机制所知甚少。本文添加钙通道抑制剂（三氯化镧、维拉帕米、钌红）和CaCl2探究钙离子动员和转运对植酸降解的影响。
1 材料与方法
1. 1 实验材料
绿豆（秦豆20，江苏省农科院提供，20℃储存）
1. 2 主要试剂与仪器
主要试剂
Dowex 1×8 100200 (Cl)离子交换树脂 阿法埃莎(天津)化学有限公司；三氯化镧、维拉帕米、钌红、多聚甲醛、戊二醛、焦锑酸钾、2(N吗啉)乙磺酸水合物(MES)、EDTA2Na、钼酸铵、丙酮、磺基水杨酸、硫酸、盐酸、硫酸钠、三氯化铁、氯化钙等中国医药集团(上海)化学试剂公司。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1. 1 实验材料 2
1. 2 主要试剂与仪器 2
1. 3 实验方法 3
1. 4 指标测定 3
1. 4. 1 绿豆芽长 3
1. 4. 2 绿豆株重 3
1. 4. 3 绿豆茎粗 3
1. 4. 4 植酸含量、无机磷、总磷含量 3
1. 4. 5 植酸酶活性、酸性磷酸酶活性 3
1. 4. 6 可溶性钙、总钙 4
1. 4. 7 钙的亚细胞分布 4
1. 5 数据统计与分析 4
2 结果与分析 4
2. 1 钙通道抑制剂对绿豆芽苗芽长、株重、茎粗的影响 4
2. 1. 1 钙通道抑制剂对绿豆芽苗芽长的影响 4
2. 1. 2 钙通道抑制剂对绿豆芽苗株重的影响 4
2. 1. 3 钙通道抑制剂对绿豆芽苗茎粗的影响 5
2. 2 钙通道抑制剂对植酸、无机磷、总磷含量的影响 5
2. 2. 1 钙通道抑制剂对植酸含量的影响 6
2. 2. 2 钙通道抑制剂对无机磷含量的影响 6
2. 2. 3 钙通道抑制剂对总磷含量的影响 7
2. 3 钙通道抑制剂对植酸降解代谢相关酶活性的影响 7
2. 3. 1 钙通道抑制剂对植酸酶活性的影响 7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2. 3. 2 钙通道抑制剂对酸性磷酸酶活性的影响 8
2. 4 钙通道抑制剂对可溶性钙、总钙和钙的亚细胞分布的影响 8
2. 4. 1 钙通道抑制剂对可溶性钙含量的影响 8
2. 4. 2 钙通道抑制剂对总钙含量的影响 9
2. 4. 3 钙通道抑制剂对绿豆芽苗子叶钙的亚细胞分布的影响 10
3 讨论 11
致谢 12
参考文献 12
钙离子调控绿豆芽苗中植酸降解的研究
引言
绿豆是我国传统的农作物之一[1]，其营养丰富，同时也有清热解毒、抗菌抑菌、降血脂和抗肿瘤等作用[2]。然而绿豆中还含有一种常见的抗营养物质—植酸。植酸也称为六磷酸肌醇，是植物体内肌醇和磷的主要贮存形式[3]。植酸分子中含有螯合能力很强的六个磷酸基团，它能与多种金属阳离子螯合形成不可溶的复合盐，从而降低人和动物对这些矿质元素的吸收[4]，植酸还是蛋白质消化酶的抑制剂，它能降低人和动物对蛋白质的吸收[5]，此外，植酸还能直接或间接的与淀粉结合，使得淀粉酶不能降解淀粉而影响血糖含量。有报道称植酸盐还会与脂类及其衍生物结合成菲汀[6]，菲汀不能被脂肪酶水解，所以脂类的利用率也会减小。
几十年来，降低植酸含量和提高植物性原料营养价值一直是研究热点，关于降低植酸含量的方法也有很多。按不同的降解原理可分为物理方法与生物方法。
常见的物理方法包含机械处理、热处理和膜处理等[7]。其中机械碾皮处理一般适用于谷类籽粒，因谷类籽粒中植酸多分布在糊粉层，碾皮能显著降低籽粒植酸含量，但碾皮同样会带走糊粉层中的矿质元素、维生素与膳食纤维[8]，而豆类中植酸主要分布在子叶和胚乳，碾皮处理对减低植酸含量影响不大。热处理降低植酸需较高温度，而家庭烹饪处理温度低、时间短，植酸不能大量减少，而高温则会降低籽粒营养[8]。
常见的生物降解方法包括孵育、发芽和发酵的方法，其基本原理是利用植酸酶降解植酸。孵育法即将籽粒在内源植酸酶适宜的环境里进行培养，一般培养的时间越长，植酸酶的活性越高，植酸含量减少。种子在发芽过程中，内源植酸酶活性迅速增强，使得植酸大量降解以为植物的生长提供肌醇和磷[9]。
钙是植物必须的营养物质，它能维持细胞壁、细胞膜及膜结合蛋白的稳定性[10]，且它作为第二信使在植物的信号传导中发挥着重要作用[11]。钙主要以果胶酸钙、钙调素蛋白和植酸钙等形式存在于植物细胞中；液泡中含大量有机酸并能与钙结合形成草酸钙、柠檬酸钙和苹果酸钙等。细胞质中游离Ca2+较少，主要与蛋白质等大分子相结合，以避免与无机磷酸盐形成磷酸钙沉淀，从而影响细胞正常的生理活动；Ca2+的主要存储部位包括细胞间隙以及胞内液泡、内质网、线粒体和叶绿体等细胞器[12]。
一般来说，钙离子在细胞膜内外的转运由载体和通道两种“机构”调控，但通道转运钙离子的速率较载体快得多，所以钙离子通道是钙离子转运与钙信号产生的关键[13]。当前植物钙通道的研究还处于萌芽阶段，很多研究结果都来自于抑制实验[14]。目前普遍使用的钙通道抑制剂包括无机抑制剂与有机抑制剂。无机抑制剂一般是金属离子，μmol水平的La3+、Gd3+，Al3+就能削弱多种生物膜上的钙离子流动，包括原生质体膜，质膜和液泡膜囊泡[15,16,17]。普遍使用的有机抑制剂包括两种:一种是苯氨基醇类化合物，如维拉帕米，另一种则是二氢吡啶类化合物，如硝苯乙吡啶。 在苯氨基醇类化合物中，维拉帕米是经常用到的一种钙通道抑制剂，它能大大减弱钙通道的开放程度，也能缩短通道的开放时间，这种现象已经在高等植物和藻类中的生物膜上得到证实，如液泡膜、内质网膜和质膜[18,19]。钌红作为钙通道的有机抑制剂，可以抑制细胞内钙的释放。
植酸在种子萌发过程中大量降解，且发芽过程中添加外源钙显著促进植酸降解，但对钙离子对绿豆芽苗植酸降解的调控机制所知甚少。本文添加钙通道抑制剂（三氯化镧、维拉帕米、钌红）和CaCl2探究钙离子动员和转运对植酸降解的影响。
1 材料与方法
1. 1 实验材料
绿豆（秦豆20，江苏省农科院提供，20℃储存）
1. 2 主要试剂与仪器
主要试剂
Dowex 1×8 100200 (Cl)离子交换树脂 阿法埃莎(天津)化学有限公司；三氯化镧、维拉帕米、钌红、多聚甲醛、戊二醛、焦锑酸钾、2(N吗啉)乙磺酸水合物(MES)、EDTA2Na、钼酸铵、丙酮、磺基水杨酸、硫酸、盐酸、硫酸钠、三氯化铁、氯化钙等中国医药集团(上海)化学试剂公司。
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