Πώς τα φυτά εμποδίζουν το οξειδωτικό στρες
1. ενζυματικά αντιοξειδωτικά: Τα φυτά παράγουν διάφορα αντιοξειδωτικά ένζυμα που καθαρίζουν άμεσα τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS) ή συμμετέχουν στην αποτοξίνωσή τους. Αυτά τα ένζυμα περιλαμβάνουν:
- Διπλοτάση υπεροξειδίου (SOD): Το SOD μετατρέπει ρίζες υπεροξειδίου (Ο2 •-) σε υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2) και οξυγόνο.
- Καταλάση (CAT): Η γάτα διασπά το H2O2 σε νερό και οξυγόνο.
- υπεροξειδάση ασκορβικού (APX): Το APX μειώνει τα H2O2 και τα υδροϋπεροξείδια λιπιδίων χρησιμοποιώντας ασκορβικό (βιταμίνη C) ως δότη ηλεκτρονίων.
- υπεροξειδάση guaiacol (GPX): Το GPX μειώνει το H2O2 και τα οργανικά υδροϋπεροξείδια χρησιμοποιώντας μειωμένη γλουταθειόνη (GSH) ως δότη ηλεκτρονίων.
- Αναγωγάση γλουταθειόνης (GR): Το GR αναγεννά το GSH από την οξειδωμένη μορφή της (GSSG) χρησιμοποιώντας το NADPH ως δότη ηλεκτρονίων.
2. Μη ενζυματικά αντιοξειδωτικά: Τα φυτά συσσωρεύουν επίσης μια σειρά μη ενζυματικών αντιοξειδωτικών που αντιδρούν άμεσα και εξουδετερώνουν το ROS. Αυτά περιλαμβάνουν:
- καροτενοειδή: Τα καροτενοειδή είναι φωτοσυνθετικές χρωστικές που σκουπίζουν το οξυγόνο του απλού (1O2) και τα άλλα ROS.
- ασκορβικό (βιταμίνη C): Το ασκορβικό είναι ένα υδατοδιαλυτό αντιοξειδωτικό που μειώνει το H2O2, τα υδροϋπεροξείδια λιπιδίων και άλλα ROS.
- γλουταθειόνη (GSH): Το GSH είναι ένα τριπεπτίδιο που συμμετέχει σε διάφορες αντιδράσεις αποτοξίνωσης και απευθείας καθαρίζει το ROS.
- φλαβονοειδή: Τα φλαβονοειδή είναι φυτικές χρωστικές που σκουπίζουν ROS και επίσης σταθεροποιούν τις κυτταρικές μεμβράνες.
- tocopherols (βιταμίνη Ε): Οι τοκοφερόλες είναι διαλυτά λιπίδια αντιοξειδωτικά που προστατεύουν τις κυτταρικές μεμβράνες από υπεροξείδωση των λιπιδίων.
3. Ορισμένοι μεταβολίτες φυτών μπορούν να καθαρίσουν απευθείας ROS ή να ενισχύσουν την αντιοξειδωτική δραστικότητα των ενζύμων. Αυτά περιλαμβάνουν:
- Πολυαμίνες: Οι πολυαμίνες, όπως η putrescine, η σπερμιδίνη και η σπερμίνη, μπορούν να καθαρίσουν το ROS και να σταθεροποιήσουν τις μεμβράνες.
- προλίνη: Η προλίνη είναι ένα αμινοξύ που μπορεί να καθαρίσει ROS και να προστατεύει τις πρωτεΐνες και τα ένζυμα από οξειδωτική βλάβη.
- glycine betaine: Η γλυκίνη β -βήινγκ είναι μια συμβατή διαλυτή ουσία που μπορεί να καθαρίσει ROS και να διατηρήσει την κυτταρική ομοιόσταση υπό συνθήκες στρες.
4. Προστασία μεμβράνης: Τα φυτά ενισχύουν τις κυτταρικές τους μεμβράνες για να αποτρέψουν την υπεροξείδωση των λιπιδίων και να διατηρήσουν την ακεραιότητα της μεμβράνης. Αυτό επιτυγχάνεται με την αύξηση των επιπέδων αντιοξειδωτικών που συνδέονται με τη μεμβράνη, όπως οι τοκοφερόλες και τα καροτενοειδή, και με την ενίσχυση των μηχανισμών επισκευής των κατεστραμμένων μεμβρανών.
5. Έκφραση γονιδίου που ανταποκρίνεται στο στρες: Τα φυτά ανταποκρίνονται στο οξειδωτικό στρες ενεργοποιώντας τα γονίδια που ανταποκρίνονται στο στρες που κωδικοποιούν αντιοξειδωτικά ένζυμα, αποτοξίνωση πρωτεϊνών και άλλα προστατευτικά μόρια. Αυτός ο μεταγραφικός επαναπρογραμματισμός βοηθά τα φυτά να εγκλιματιστούν και να ανεχθούν συνθήκες οξειδωτικού στρες.
6. σηματοδότηση οξειδοαναγωγής: Το ROS ενεργεί επίσης ως μόρια σηματοδότησης σε φυτά, ενεργοποιώντας κυτταρικές αποκρίσεις και μηχανισμούς εγκλιματισμού. Τα χαμηλά επίπεδα ROS μπορούν να προκαλέσουν την έκφραση αντιοξειδωτικών γονιδίων και να ενισχύσουν την ανοχή του στρες. Ωστόσο, η υπερβολική ROS μπορεί να οδηγήσει σε οξειδωτική βλάβη και προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο.
Συνολικά, τα φυτά χρησιμοποιούν ένα πολύπλευρο αντιοξειδωτικό σύστημα που ενσωματώνει ενζυματικούς και μη ενζυματικούς μηχανισμούς για την προστασία από το οξειδωτικό στρες. Αυτό το σύστημα είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της κυτταρικής οξειδοαναγωγικής ομοιόστασης και την εξασφάλιση της επιβίωσης και της ανάπτυξης των φυτών υπό διάφορες περιβαλλοντικές προκλήσεις.
