全 文 ：植　物　学　报　 1995, 37( 2): 114— 117
Acta Botanica S inica
Zn
2+对鸡蛋果细胞质丙酮酸激酶的抑制作用
郭振飞　卢少云　李明启
(华南农业大学光合作用研究室 ,广州 510642)
摘　　要
Zn2+ 抑制鸡蛋果 (Passif lora edulis Smis)长成叶与幼叶细胞质丙酮酸激酶 ( PKC )活性 ,
抑制程度决定于 Mg2+ 浓度大小。 Zn2+的抑制作用在长成叶 PKC与幼叶 PKC之间表现出一定
差异: 当改变 PEP或 ADP浓度时 ,以双倒数作图 , Zn2+对长成叶和幼叶 PKC均表现为反竞争
性抑制 ,但抑制常数不同。 Zn2+ 对长成叶 PKC的抑制常数为 Ki’ ( PEP)= 0. 059 mmo l /L , Ki’
( ADP) = 0. 074 mmol /L,对幼叶 PKC的抑制常数 Ki’ ( PEP) = 0. 038 mmo l /L , Ki’ ( ADP) =
0. 02 mmo l /L。Zn2+ 对长成叶 PKC与幼叶 PKC的 Ki ( Mg2+ )亦不同 ,分别为 0. 016 mmol /L和
0. 008 mmol /L。 这些结果进一步证明长成叶 PKC与幼叶 PKC的酶学性质不同。
关键词　鸡蛋果 ;细胞质丙酮酸激酶 ; Zn2+ ⒇
INHIBITION EFFECT OF Zn
2+
ON CYTOSOLIC PYRUVATE
KINASE IN PASSIFLORAEDULIS LEAVES
Guo Zhen-fei, Lu Shao-yun and Li Ming-qi
( Labora tor y of Photosynthesis Research , Sou th China A gricul tural University, Guang zh ou 510642)
Abstract
Cy to solic py ruva te kinase ( PKC ) activity in bo th ma ture and young leaves of Passi-
f lora edul is Smis w as inhibited by Zn
2+ , a nd the severity o f inhibition w as dependant
upon th e concentration o f Mg
2+
present in the solution . Some dif ferences in the inhibito-
ry kinetics existed between PKC in ma ture and young leaves. Zn
2+
show ed anti-competi-
tiv e inhibi tion of PKC in both mature and young leaves w ith respect to PEP and ADP,
Ki’ ( PEP) were 0. 059 mmo l /L and 0. 038 mmo l /L, and Ki’ ( ADP) w ere 0. 074 mmo l /L
and 0. 02 mmol /L respectiv ely for PKC in mature and young leaves. Ki ( M g
2+ ) of Zn
2+
on PKC in both mature and young leaves w ere 0. 016 mmol /L and 0. 008 mmo l /L respec-
tiv ely. These resul ts further substantiated our previous conclusion tha t the in regula to ry
properties of PKC in mature leaves w ere dif ferent from those in young leaves.
Key words　Passif lora edulis; Cy to solic pyruvate kinase; Zn2+
⒇ 收稿日期: 1993-12-29　接受日期: 1994-06-14
　* 高等学校博士学科点专项科研基金资助课题。
丙酮酸激酶 ( PK)是糖酵解代谢的一个调节酶 ,植物组织中存在两个同工酶 ,分别存
在于细胞质 ( PKC )和叶绿体或质体 ( PKP )中 [1, 2 ]。 过去对植物 PK的研究 ,多以种子为材
料 ,对绿色组织 PK的研究 ,仅在番茄 [3 ]、蓖麻 [1 ]、豌豆 [4 ]和菠菜 [ 5]叶片以及绿藻 [2, 6, 7 ]中有
过报告。植物叶片是进行光合作用合成有机物的场所 ,同时又存在呼吸作用 ,两者关系十
分密切。开展绿色组织 PK的研究 ,对于阐明光合条件下绿色组织糖酵解的运转及其调节
十分必要。 Zn2+对植物 PK活性的影响尚未见报告 ,曾报告 Zn2+抑制亚得里亚海帘哈闭
壳肌的 PK活性 [8 ]。我们最近对鸡蛋果叶片 PKC的调节特性进行了一些研究 [9— 11 ] ,本文报
告 Zn2+ 对 PKC的抑制作用。
1　材料 和 方法
鸡蛋果 ( Passif lora edul is Smis)为网室栽培 ,以顶端第 1— 3片为本试验的幼叶 ,以顶
端第 7— 8片叶为长成叶。PKC提取、部分纯化及活性测定按前文 [9 ]方法进行。蛋白质含量
测定按 Bradfo rd [12 ]考马斯亮蓝法。
2　实　验　结　果
2. 1　 Zn2+对 PKC活性影响
我们曾报告 ,鸡蛋果长成叶 [ 9]和幼
叶 [11 ] PKC活性受 Ca2+ 抑制 ,其抑制程度决
定于 Mg2+ 的浓度。本文中 ,在几种浓度的
Mg
2+ 存在条件下 ,鸡蛋果长成叶和幼叶
PKC活性均受 Zn2+ 的抑制 ,抑制程度决定
于 Mg2+ 浓度的高低 (图 1) , Mg2+ 浓度低
者 , Zn2+的抑制作用较大 ,与 Ca2+ 对鸡蛋果
叶片 PKC的抑制特点相同。
2. 2　 Zn2+抑制 PKC的动力学
改变底物磷酸烯醇式丙酮酸 ( PEP)或
ADP浓度 ,测定 PKC活性 ,以双倒数作图 ,
结果表明 , Zn2+ 对长成叶 PKC表现为反竞
争性抑制 (图 2、图 3)。以二次作图法 ,测定
出它们的抑制常数分别为 Ki’ ( PEP) 0. 059
mmo l /L, Ki’ ( ADP) 0. 074 mmo l /L。
图 1　不同浓度 Mg2+条件下 Zn2+ 对
鸡蛋果叶片 PKC活性影响
Fig . 1　 Effects of v arious concent rations of Zn2+
on the activ ity o f PKC of Passiflora edulis leav es
under differ ent concentrations of Mg2+
　　以相同方法测定了 Zn2+ 对幼叶 PKC的抑制作用 ,结果表明 ,当改变 PEP或 ADP浓度
时 , Zn2+均表现为反竞争性抑制 (图 4,图 5) ,与成长叶相同。但抑制常数不同 ,分别为 Ki’
( PEP) 0. 038 mmol /L, Ki’ ( ADP) 0. 02 mmo l /L。
曾发现在 PKC提取过程中 Mg2+的存在与否会影响酶活性 ,缺 Mg2+ 时引起幼叶 PKC
失活 [10 ]。用含 Mg2+的介质提取幼叶 PKC ,以 Dixon作图法测定抑制常数 Ki ( Mg2+ ) , Zn2+
对幼叶 PKC的 Ki ( Mg2+ )为 0. 008 mmol /L (图 6)。利用相同方法 ,测定出 Zn2+ 对长成叶
PKC的抑制常数 Ki ( Mg2+ )为 0. 016 mmo l /L。根据 Dixon图形和 Zn2+ 抑制程度决定于
1152期　　　　　　　　郭振飞等: Zn2+ 对鸡蛋果细胞质丙酮酸激酶的抑制作用
Mg
2+ 浓度 (图 1) ,我们推测 Zn2+ 对长成叶和幼叶 PKC的抑制是与 Mg2+相竞争的。
图 2　不同浓度 Zn2+条件下鸡蛋果长成叶
PKC活性对 PEP浓度的双倒数作图
Fig. 2　 Double r ecipro ca l plo ts of PKC ac tiv ity
in ma ture leaves of Passif lora edulis v s.
PEP concentr ation under differ ent
concentrations of Zn2+
图 3　不同浓度 Zn2+ 条件下鸡蛋果长成叶
PKC活性对 ADP浓度的双倒数作图
Fig . 3　 Double recipro cal plots o f PKC activity
in mature leaves o f Passif lora edulis v s.
ADP concent ration under diffe rent
concentra tions o f Zn2+
图 4　不同浓度 Zn2+ 条件下鸡蛋果幼叶
PKC活性对 PEP浓度的双倒数作图
Fig. 4　 Double r eciproca l plo ts of PKC activ ity in
young leaves o f Passif lora edulis v s. PEP concen-
tra tion under different concentra tion o f Zn2+
图 5　不同浓度 Zn2+ 条件下鸡蛋果幼叶
PKC活性对 ADP浓度的双倒数作图
Fig. 5　 Double recipro cal plots o f PKC activity in
young leaves o f Passif lora edulis v s. ADP concen-
tra tion unde r different concentations of Zn2+
图 6　 Zn2+ 对鸡蛋果幼叶 PKC
抑制作用的 Dixon作图
Fig. 6　 Dixon plo t of th e inhibition of PKC
by Zn2+ w ith respect to Mg2+ in y oung
leaves o f Passif lora edulis
116 植　　物　　学　　报　　　　　　　　　　　　　　 37卷
3　讨　　论
我们过去的研究表明 ,鸡蛋果长成叶与幼叶 PKC调节特性上存在差异: 照光引起长
成叶 PKC活性降低 ,但轻微激活幼叶 PKC ,前者是由于照光引起 [ ATP ] / [ ADP ]比值提
高 ,抑制 PKC活性 [ 10] ,而幼叶 PKC活性受 ATP抑制较小 [10, 11 ]。 Ca2+对长成叶与幼叶 PKC
的抑制机制虽然相同 ,但抑制常数 Ki不同⒇。 这些结果反映了长成叶与幼叶 PKC酶学性
质不同 ,可能是由于非活性部位构象上不同 [ 11]。
本文观察到 Zn2+抑制长成叶与幼叶 PKC活性 ,抑制程度决定于 Mg2+ 浓度大小 (图
1)。当改变底物 ADP浓度时 , Zn2+ 对长成叶与幼叶 PKC均表现为反竞争性抑制 (图 3,图
5) ,但抑制常数 Ki’不同 ;当改变底物 PEP浓度时 , Zn2+ 对长成叶与幼叶 PKC的抑制类型
虽相同 (图 2,图 4) ,但抑制常数 Ki’不同。抑制常数 Ki ( M g2+ )亦不同 (图 6)。这些结果进
一步证明 ,长成叶与幼叶 PKC的酶学性质存在差异。 Mg2+ 为动、植物 PK活性所必需。在
动物 PK中 , Mg2+ 起金属桥作用 ,连接底物与酶活性部位。对植物 PK的研究远不如动物
深入。 本文观察到 Zn2+ 与 Mg2+ 相竞争而抑制鸡蛋果叶片 PKC活性 ,这情况与 Ca2+ 的抑
制作用相同① , PKC活性应受 [Mg2+ ] / [Zn2+ ]比值的调节。 Zn2+离子半径类似于 Mg2+ ,它
对 PKC活性的抑制可能与影响 Mg2+ 的金属桥作用有关。 Zn为植物微量元素 ,植物干物
质含 Zn量一般为 100 ppm [13 ] , Zn2+的生理浓度尚不清楚。正常情况下 Zn2+不会抑制 PKC
活性 ,只有 Zn2+毒害时 ,可能引起 PKC活性受抑制 ,使植物能量代谢受阻。
参 考 文 献
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1172期　　　　　　　　郭振飞等: Zn2+ 对鸡蛋果细胞质丙酮酸激酶的抑制作用
⒇　　　郭振飞 ,李明启 . Ca2+ 和 Mg2+ 对鸡蛋果叶片细胞质丙酮酸激酶的调节作用 . 全国第三届钙与细胞功能专题
学术会议论文摘要汇编 , 1993. 23