结构推理 光敏色素的结构有什么特点?光敏色素有什么功能?
【正确答案】光敏色素是一种易溶于水的色素蛋白质,由2个亚基组成的二聚体,每个亚基由生色团和脱辅基蛋白组成全蛋白,其生色团由一长链状的4个吡咯环组成,与胆色素的胆绿素结构相似,相对分子量为612,具有独特的吸光特性,其吸收形式有2种,即红光吸收型(Pr型)和远红光吸收型(Pfr型);Pr型和Pfr型是可逆转的,Pr吸收红光后转变为 Pfr,其C15和C16之间的双键由顺式异构体转变为反式异构体。脱辅基蛋白是多基因家族蛋白,具有激酶的性质,其单体的相对分子质量约为1.25×105,它的半胱氨酸通过硫醚键与生色团相联结形成全蛋白。光敏色素是苏氨酸/丝氨酸激酶,具有不同的功能区域,N末端是与生色团连接的区域,与决定光敏色素的光化学特性有关,PHYA、PHYB的特异型也在此区域表现出来。C末端与信号转导有关,两个蛋白质单体的相互连接也发生在C端。实验证明,Pr型的N末端暴露在分子表面,而Pfr型的则隐藏在内部。色素部分感受红光的刺激发生构象变化,即吡咯环D环上的C15和C16之间的双键进行顺反异构化,由顺式构象变为反式构象,带动蛋白的氨基酸构型发生变化,由Pr型变为Pfr型,引发信号转导途径的开始,蛋白部分的激酶区域被活化,使下游的X组分发生磷酸化而改变活性,向下传递信号。
   光敏色素在植物生命活动中作用很广泛,可归结为下述几方面。①细胞水平:光敏色素可以影响质体的形成,原生质体膨大,膜透性的改变,细胞的分化及花色素的形成。②光形态建成:一些需光种子如莴苣、烟草和拟南芥等植物的种子萌芽时需要光照,在红光下萌发率高,在远红光下萌发率低。另外光敏色素在光形态建成中的作用还表现在根原基起始,叶分化与扩大,弯钩张开,子叶张开,单子叶植物叶片开展,叶片偏上生长,节间延长,叶片肉质化等方面。③营养生长:子叶运动,含羞草小叶运动,节律现象,叶脱落,休眠,贮藏器官如块茎的形成和生长。④生殖生长:引起光周期反应,诱导花芽分化开花,性别表现,花粉育性(如可引起光敏雄性不育)。⑤调控内源激素代谢(如乙烯的合成)及运输。⑥可调控许多酶的活性,如磷酸甘油醛脱氢酶、转酮醇酶、RNA聚合酶、核糖核酸酶、苯丙氨酸裂解酶等,也调节Rubisco的基因表达。
【答案解析】