镁对于生理的用途了解
　　镁是人体细胞内的主要阳离子，浓集于线粒体中，仅次于钾和磷，在细胞外液仅次于钠和钙居第三位，是体内多种细胞基本生化反应的必需物质。正常成人身体总镁含量约25g，其中60%～65%存在于骨、齿，27%分布于软组织。镁主要分布于细胞内，细胞外液的镁不超过 1%。在钙、维生素C、磷、钠、钾等的代谢上，镁是必要的物质，在神经肌肉的机能正常运作、血糖转化等过程中扮演着重要角色。
　　镁是一种参与生物体正常生命活动及新陈代谢过程必不可少的元素。镁影响细胞的多种生物功能：影响钾离子和钙离子的转运，调控信号的传递，参与能量代谢、蛋白质和核酸的合成；可以通过络合负电荷基团，尤其核苷酸中的磷酸基团来发挥维持物质的结构和功能；催化酶的激活和抑制及对细胞周期、细胞增殖及细胞分化的调控；镁还参与维持基因组的稳定性，并且还与机体氧化应激和肿瘤发生有关。
　　镁的吸收代谢：成人身体总镁含量约25g，其中60%～65%存在于骨、齿，27%分布于软组织。膳食中促进镁吸收的成分主要有氨基酸、乳糖等；抑制镁吸收的主要成分有过多的磷、草酸、植酸和膳食纤维等。成人从膳食中摄入的镁大量从胆汁、胰液和肠液分泌到肠道，其中60%～70%随粪便排出，部分从汗和脱落的皮肤细胞丢失。
　　镁离子是生物机体中含量较多的一种正离子，其量在整体中仅次于钙、钠、钾而居第四位；镁离子在细胞内的含量则仅次于钾离子而居第二位。整粒的种子、未经碾磨的谷物、青叶蔬菜、豆类和坚果是日粮镁最为丰富的来源；鱼、肉、奶和水果中镁含量较低；经过加工的食物，在加工过程中镁几乎全部损失。肌酸六磷酸、粗纤维、乙醇、过量的磷酸盐和钙离子削弱了镁的吸收，这可能是因为降低了内腔镁的浓度。
　　镁属于人体营养素&&矿物质元素中的一种，属于矿物质的常量元素类。人体中的镁60～65%存在于骨骼和牙齿中，27%存在于软组织中，细胞内镁离子仅占1%，多以活性形式Mg2+ -ATP形式存在。
　　作为酶的激活剂，参与300种以上的酶促反应。糖酵解、脂肪酸氧化、蛋白质的合成、核酸代谢等需要镁离子参加。
　　促进骨的形成。在骨骼中仅次于钙、磷，是骨细胞结构和功能所必需的元素，对促进骨形成和骨再生，维持骨骼和牙齿的强度和密度具有重要作用。
　　调节神经肌肉的兴奋性。能抑制钾、钙通道。镁、钙、钾离子协同维持神经肌肉的兴奋性。血中镁过低或钙过低，兴奋性均增高；反之则有镇静作用。
　　维护胃肠道和激素的功能。
　　镁也是重要的神经传导物质，它可以让肌肉放松下来；与含钙食品一同补充，能促进钙的吸收。
《镁对于生理的用途了解》摘要：齿，27%分布于软组织。膳食中促进镁吸收的成分主要有氨基酸、乳糖等；抑制镁吸收的主要成分有过多的磷、草酸、植酸和膳食纤维等。成人从膳食中摄入的镁大量从胆汁、胰液和肠液分泌到肠道，其中60%～70%随粪便排出，...： ◇
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镁离子的作用
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养生镁离子是什么东西？
细胞外液的镁不超过1%，其中60%-65%存在于骨；对血管功能可能有潜在的影响（有人报告低镁血症患者可有房室性早搏；维护胃肠道和激素的功能，因为镁在人体的含量较多；维护骨骼生长和神经肌肉的兴奋性。正常成人身体总镁含量约25克；神经肌肉兴奋性亢进。如果镁缺乏；也有研究表明镁耗竭可导致胰岛素抵抗（与糖尿病有关），镁离子也是钙钾通道的天然阻滞剂，可导致血清钙下降，齿。它的主要生理功能是,参与不同的离子通道和磷酸化作用；可能是绝经后妇女骨质疏松症的一种危险因素，故被成为常量元素，对上述功能会发生影响，27%分布于软组织，半数有血压升高，房颤以及室速和室颤镁是人体必需的矿物元素。镁主要分布于细胞内：激活人体多种酶的活性。镁离子作为细胞膜和胞浆细胞器的膜稳定剂而发挥着重要作用
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硬水中含盐量通常以硬度来表示。硬度单位常用“度”表示，1度相当于每升水中含10mg的CaO，生活饮用水的总硬度要求小于25度。
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只含少量可溶性钙盐和镁盐的天然水，或是经过软化处理的硬水。天然软水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。经软化处理的硬水指钙盐和镁盐含量降为 1.0～50 毫克／升后得到的软化水。虽然煮沸就可以将暂时硬水变为软水，但在工业上若采用此法来处理大量用水，则是极不经济的。软化水的方法有：①石灰 -苏打法 。先测定水的硬度，然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠，硬水中的钙、镁离子便沉淀析出：
Ca(HCO3)2＋Ca(OH)22CaCO3↓＋2H2O
Mg(HCO3)2＋2Ca(OH)2 Mg(OH)2↓＋2CaCO3↓＋2H2O
CaSO4＋Na2CO3CaCO3↓＋Na2SO4②磷酸...
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出门在外也不愁植物镁离子螯合酶催化动力学研究--《华中农业大学》2012年博士论文
植物镁离子螯合酶催化动力学研究
【摘要】：镁离子螯合酶是植物叶绿素生物合成途径分支的第一个酶,在依赖ATP的条件下催化将Mg2+插入原卟啉Ⅸ形成镁原卟啉Ⅸ。它至少由三个亚基组成,分别是I亚基(40-45k Da)、D亚基(70-90k Da)及H亚基(140-150k Da)。它不但催化叶绿素的合成,参与叶绿体与细胞核的反向信号转导,而且介导ABA信号途径以及参与基因表达调控。虽然在光合红细菌中对镁离子螯合酶的研究取得了大量进展,但在植物中的研究还知之甚少。因此研究高等植物镁离子螯合酶的催化动力学及其作用机理,对阐明叶绿素代谢途径的调控、叶绿体与细胞核反向信号及叶绿体ABA信号途径具有重要意义。
本研究主要以水稻镁离子螯合酶为对象,建立了植物镁离子螯合酶的体外研究系统,对其的所有亚基及底物进行了系统的动力学分析,揭示了植物镁离子螯合酶催化的机制。本研究主要得到了以下结果：
克隆、表达并纯化了水稻镁离子螯合酶的所有亚基及辅助蛋白GUN4,率先建立了植物镁离子螯合酶的体外研究系统。利用此系统发现GUN4在体外极大地增强了镁离子螯合酶的活性,提高反应速率达16倍。这主要是通过帮助H亚基与原卟啉Ⅸ形成稳定复合物来完成,并且这一过程需要镁离子和ATP的参与。GUN4蛋白C末端的9或10个氨基酸对镁离子螯合酶的激活作用至关重要,但缺失那些氨基酸并不影响与原卟啉Ⅸ的结合,并且这些氨基酸在高等植物中是保守的,而在蓝细菌等中是不存在,说明这也许是高等植物GUN4蛋白特有的调控方式。
通过BN/SDS-PAGE、凝胶过滤和免疫印迹结果显示,D亚基在植物体内主要以六聚体形式存在,而I亚基则为单体或紧密的二聚体,GUN4与H亚基在体内形成了分子量为180kDa的复合物。
底物ATP和Proto的动力学曲线为双曲线,即符合米氏方程,而底物Mg2+则为S形曲线,符合希尔方程,对催化反应有正协同效应。I亚基和GUN4的动力学分析显示两者符合米氏方程,而H亚基和GUN4的复合物的动力学则符合希尔方程,存在正协同效应。并且希尔反应系数为3,说明有多个H亚基和GUN4的复合物与D和I的复合物结合。并且GUN4与H及原卟啉Ⅸ复合物的形成,是整个催化反应的限速步骤。
活性重组实验表明,单双子叶植物之间镁离子螯合酶非常保守,各亚基相互交叉依然具有活性。而植物与光合细菌之间除D亚基重组之外其余则没有活性。
水稻中存在两个I亚基,两者结构类似,但是I2亚基不但不能替换I1亚基的活性,并且还会破坏I1亚基与D亚基所形成复合物的稳定性,从而抑制镁离子螯合酶的活性。
这一系列的研究结果获得了水稻镁离子螯合酶各亚基及底物的动力学常数,初步弄清了GUN4对镁离子螯合酶的作用机制,揭示了镁离子螯合酶催化反应的机制,加深了对多亚基酶促复合物酶学机制的理解。
【关键词】：
【学位授予单位】：华中农业大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2012【分类号】：Q946;S511【目录】：
摘要7-9Abstract9-11缩略语表11-121. 文献综述12-34 1.1. 镁离子螯合酶的研究概述12-15 1.2. 镁离子螯合酶的酶学研究进展15-28
1.2.1. 镁离子螯合酶各亚基的鉴定15-16
1.2.2. 基因的鉴定、克隆与表达16-18
1.2.3. 各亚基的结构与性质18-22
1.2.4. 镁离子螯合酶催化模型的建立22-24
1.2.5. 基因表达及活性的调控24-25
1.2.6. GUN4蛋白对镁离子螯合酶的作用25-28 1.3. 镁离子螯合酶的其他功能28-32
1.3.1. 在叶绿体细胞核反向信号途径的作用28-30
1.3.2. 参与ABA信号途径30-31
1.3.3. H亚基是SigE的抗Sigma因子31-32 1.4. 本研究的目的与意义32-342. 材料与方法34-46 2.1. 材料与来源34 2.2. 菌株34 2.3. 基因和蛋白序列分析及引物设计34 2.4. 基因克隆与载体构建34-35
2.4.1. RNA抽提和RT-PCR34-35
2.4.2. 表达载体构建35 2.5. 蛋白研究方法35-40
2.5.1. 原核表达与优化35-36
2.5.2. 蛋白分离与纯化36-37
2.5.3. 抗体的制备与纯化37
2.5.4. 豌豆叶绿体及其可溶蛋白的提取37-38
2.5.5. 利用凝胶过滤的蛋白分级38
2.5.6. 豌豆H亚基的分离38-39
2.5.7. BN-PAGE，SDS-PAGE及Western blotting39-40
2.5.8. 蛋白浓度的测定40 2.6. 镁离子螯合酶活性测定40-42
2.6.1. 卟啉的配制与保存40
2.6.2. 蛋白的复性40-41
2.6.3. 自由镁离子的计算41
2.6.4. 终止法测定酶活41
2.6.5. 连续法测定酶活41-42
2.6.6. 动力学分析42 2.7. 光谱分析42-43 2.8. 质谱分析43-463. 结果与分析46-84 3.1. 基因的克隆与序列分析46-48
3.1.1. 各亚基及GUN4基因的克隆及载体构建46-47
3.1.2. 镁离子螯合酶的序列分析47-48 3.2. 蛋白的表达,纯化及抗体的制备48-57
3.2.1. 各亚基及GUN4的原核表达及优化48-51
3.2.2. 各亚基及GUN4的纯化51-54
3.2.3. 抗体的制备,检测及纯化54-55
3.2.4. 豌豆H亚基的分离及检测55-57 3.3. GUN4对镁离子螯合酶的功能研究57-73
3.3.1. GUN4增强镁离子螯合酶活性57-58
3.3.2. GUN4帮助H亚基结合Proto58-66
3.3.3. GUN4与H亚基在体内形成稳定的复合物66-68
3.3.4. GUN4蛋白存在两种大小的分子量68-71
3.3.5. C端残基对于H亚基的激活是必须的71-73 3.4. 镁离子螯合酶的动力学及催化机制研究73-84
3.4.1. 底物ATP,Proto及Mg~(2+)动力学分析73-75
3.4.2. D亚基动力学分析75-76
3.4.3. I亚基动力学符合米氏方程76-77
3.4.4. H亚基存在正协同效应77-78
3.4.5. GUN4的动力学参数分析78-80
3.4.6. 不同物种镁离子螯合酶的活性重组80-82
3.4.7. 衣藻I_2亚基不能替代I_1亚基82-844. 讨论84-90 4.1. GUN4调控植物镁离子螯合酶的活性84-86 4.2. 植物镁离子螯合酶的催化机制86-88 4.3. 镁离子螯合酶的研究展望88-89 4.4. 镁离子螯合酶在水稻分子育种中的利用89-90参考文献90-104附录104-122 附录 A Protocols104-120 附录 B 简历120-122致谢122
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