مولكول و اكسيژن

اتم اكسيژن فراوان ترين عنصر در پوسته زمين است و در اتمسفر و آب براي شكل‌هاي هوازي حيات مورد نياز مي باشد مخزن اكسيژن كره زمين نتيجه ساخته شدن آن از واكنش‌هايي مانند فتو سنتز است ۳۷ EMOL و ۱ EMOL=108 MOLES. فتوسنتز واكنشي است كه در آن دي اكسيژن (۲O‌) از آب آزاد مي‌شود دي اكسيژن تقريبا بطور دائمي در تنفس استفاده مي‌شود و بيشتر از آن جهت استفاده مي‌شود كه پذيرنده نهايي الكترون است. اتم اكسيژن در آنواع مولكولهاي آلي بوسيله تنوعي از واكنش‌هاي آنزيمي (مانند اكسيژن ساز‌) و غير آنزيمي ثابت مي‌شود.

موجودات بي هوازي هر چند از عهده اثر مخالف اكسيژن بر مي آيند. در غلظت بالا‌تر از اكسيژن اتمسفر، دي اكسيژن ممكن است (۲O‌) بازدارنده يا غير فعال كننده آنزيم معيني باشد و يا اينكه ممكن است با CO2 براي ثابت شدن بوسيله ۱، ۵ – بيس‌فسفات كربوكسيلاز اكسيژناز رقابت كند كه اين باعث مي‌شود كه ارزش انرژيتيك فتوسنتز افزايش يابد. بطور كلي اثر سمي اكسيژن به طور

عمده توسط مشتقات واكنشي (واكنش پذير) آن اعمال مي‌شود، در حاليكه دي اكسيژن در حالت پايدار اتم نسبتا غير قابل واكنش است و مي تواند در حالت آرامش همراه مواد الي وجود داشته باشد اجباراتي جزئي از ساختار آنها گردد. اين ويژگي توسط چرخش‌هاي موازي دو الكترون جفت نشده دي اكسيژن، كه داراي يك سدانرژي براي واكنش اكسيژن با تركيبات غير راديكال است

(ممانعت چرخش‌) نشان داده مي‌شود.
براي اينكه اكسيژن به طور شيميايي واكنش پذير باشد بايد بطور فيزيكي يا شيميايي فعال شود. فعاليت فيزيكي بطور عمده توسط انتقال انرژي تحريك از يك رنگيزه فعال شده با نور همانند كلروفيل تحريك شده به اكسيژن اتفاق مي‌افتد با جذب انرژي كافي چرخش يك الكترون معكوس مي‌شود. اولين حالت منفرد از اكسيژن (به صورت O2 يا ۲ نشان داده مي‌شود‌) يك نوع واكنش پذير متداول است. اين حالت اكسيژن قابليت انتشار زيادي دارد و قادر به واكنش با ملكولهاي الي است (كه الكترونها معمولا جفت شده هستند‌) و به غشاهاي فتوسنتزي آسيب مي‌رسانند.

فعاليت شيميايي مكانيزم ديگري براي ممانعت چرخش الكترون و فعال كردن است. اين عمل توسط احيا يوني والنت (يك ظرفيتي‌)دي اكسيژن با افزايش الكترونهاي يكي توسط ديگري آنجام مي گيرد. چهار الكترون و چهار پروتون براي احيا كامل اكسيژن به آب نياز است. همه سه حد واسط احيا يك ظرفيتي(univatent) مثلا سوپر اكسيد O2o. پراكسيد هيدروژن (H2o2) راديكال هيدروكسيل OHo از نظر شيميايي فعالند و از نظر فيزيولوژيكي سمي هستند اين سميت به وسيله نيمه عمرها ي كوتاه آنها قبل از واكنش با تركيبات سلولي و در مقايسه با نيمه عمر دي‌اكسيژن انعكاس داده

مي‌شود، (بيشتر از ۱۰۰ ثانيه جدول ۱‌) نوع اكسيژن واكنشي كه با يك ملكول الي برخورد مي‌كند يك الكترون را از آن خارج مي‌كند و در يك واكنش زنجيره اي به صورت راديكالهاي پراكسيل(Rooo) و آلكوكسيل (Roo) درآيد.
سوپر اكسيد اولين توليد احيا شده از حالت بنيادي اكسيژن است كه اين توانايي را دارد هم از اكسيد شدن و هم از احيا شدن ايجاد شود اين ماده با چند ماده توليدي از واكنش‌هاي ديگر ممكن است واكنش دهد كه اين عمل بطور خود به خود و يا بوسيله آنزيم‌هاي جهش نيافته منجر به توليد H2o2 مي‌شود.

پراكسيد هيدروژن يك راديكال آزاد نبوده اما بعنوان اكسيد كننده و عامل احيا كننده در تعدادي از واكنش‌هاي درون سلولي شركت مي‌كند بر خلاف سوپر اكسيد، H2o2 انتشار بيشتري از ميان غشاها و بخش‌هاي كرده‌بندي شده سلول داشته و ممكن است مستقيما آنزيم‌هاي حساس را در غلظت كم غير فعال كند مانند سوپر اكسيد، H2o2 پايداري بيشتري دارد. بنابراين از ديگر آنواع آن اكسيژن‌هاي واكنش اثر سمي كمتري دارد تهديد عمده سوپر اكسيد و H2o2 در توانايي آنها به توليد زياد راديكالهاي هيدروكسيل واكنش‌دار مي‌باشد.

راديكال‌هاي هيدروكسيل از آنواع اكسيد كننده قوي در سيستم بيولوژيكي بشمار مي‌روند. اين راديكال ها بطور غير ويژه اي با هيچ مولكول بيولوژيكي واكنش نمي دهند اين موضوع به انتشار آن بر مي‌گردد كه انتشار آن در درون سلول به آندازه قطر ۲ مولكول از جايگاه توليد آنها انجام مي‌گيرد.
هيچ نوع تميز كننده اي كه بتواند OHo را جمع آوري كند شناخته نشده است. اگر چه پيشنهاد

شده است كه چندين متابوليت همانند اوره يا گلوكز در سيستم‌هاي جانوري جمع كننده OHo هستند جديدا هم نقشي براي OHo در متابوليسم پلي ساكاريدهاي ديواره سلولي پيشنهاد شده است نوع واكنش‌هاي مختلفي كه در بالا شرح داده شده است به سبب تغييرات: ۱- جلوگيري از آنزيم‌هاي حساس ۲- كاهش كلروفيل يا بي رنگ شدن ۳- پراكيداسيون ليپيدها مي باشد: به دليل يورش راديكال‌هاي آزاد، H2o2 و اكسيژن منفرد به اسيدهاي چرب غير اشباع ليپيدهاي

هيدروپراكسيد توليد مي‌شود و در حضور مواد كاتاليزي راديكال‌هاي الكوكسيل (alkoxyl) و پراكسيل (peroxyl) به زنجيره واكنش در غشا سلولي انتقال مي يابند و ليپيد‌هاي ساختاري و غشاهاي سازمان يافته و بي عيب تغيير و تجزيه مي شوند، بعلاوه تعدادي الدئيد و هيدروكربن‌هاي توليد شده بوسيله پراكيداسيداسيون باعث اثر سمي در سيستم‌هاي جانوري مي‌شود

۴- حمله ناشي از عدم تشخيص بوسيله راديكال ها به ملكولهاي الي مانند DNA . تغيرات زيادي در اثر حمله OHo به DNA ايجاد مي‌شود كه شامل شكست رشته ها كه ممكن است دوباره جفت شدن آنها را دچار مشكل كند و يا واكنش‌هاي متناوب پايه اي باشد. پروتئين‌هايي كه د ر معرض OHo قرار مي گيرند تغييرات بر جسته اي پيدا مي كنند كه شامل تغيير توالي آمينو اسيدهاي ويژه، كه شامل تغيير متوالي آمينو اسيدهاي ويژه، قطعه قطعه شدن پلي پپتيد، اجتماع و دناتوره شدن پروتئين‌ها و آمادگي آنها براي تجزيه مي باشد.

 

منابع بيولوژيكي اكسيژن واكنش‌دار:
در همه جريان‌هاي متابوليكي طبيعي در موجودات هوازي آنواع اكسيژن واكنش‌دار ( ROS) تشكيل مي‌شود در شكل ۱ تعدادي از مسيرهاي فيزيولوژيكي گياه كه توليد اكسيژن واكنش دار مي كنند مورد بحث قرار مي گيرند اگر چه تعدادي از راديكال‌هاي اكسيژن كه در اثر اشريشيا هوازي ساخته مي شوند زودتر كشف شده‌اند در رشد هوازي E.coli راديكال O2o در طول انتقال الكترون در غشا توليد مي‌شود فقط ۴% درصد از الكترونها انتشار يافتند و مكانيسمي نياز است تا از تجمع سوپر

اكسيد جلوگيري كند از نمونه موتانهاي E.coli غشا‌هاي تهيه شده و سطح سوپراكسيد آندازه گيري شده كه تهي از سوپراكسيد دسيموتازبود sodA) (sodBچنين موتان‌هايي رشد كمي را نشان دادند و از طريق چندين موجود اگزوتروف ثابت گرديد كه soD (سوپر اكسيد اسيموتاز‌) نقش حياتي در كاهش سطح پايدار o2o به ميزان دارد يكي از بيشترين آنزيم‌هايي كه در سيستم E.coli به

سوپر اكسيد حساس مي باشد آنزيم اكونيتاز مي‌باشد كه در چرخه TCA نقش دارد غير فعال شدن اكونيتاز مي‌باشد كه در برگشت پذيري اكيداتيو بوسيله O2o آنجام مي گيرد و پيشنهاد شده است كه با ايجاد يك نقش تدافعي ‍‍‍[ ciruit breaking ] باعث توليد NADPH در راه كوتاهتر مي‌شود.

تشكيل اكسيژن واكنش‌دار در كلروپلاست گياهان:
كلرو پلاست‌ها منابع بزرگي از تشكيل اكسيژن واكنش دار در گياهان هستند. در انرژي نوري زياد كارايي آنها بالا رفته و ايجاد مواد احياكننده همانند NADPH مي‌كند. چندين مسير يا جايگاه وابسته فعاليت اكسيژن در كلرو پلاست وجود دارد كه در مواقعي به سمت توليد اكسيژن‌هاي واكنشي هدايت مي‌شوند. اهميت زياد از اين جهت است كه سمتي از PSI احياكننده است كه يك الكترون ممكن است بوسيله كارير (حامل‌) غشايي به o2 انتقال يابد (واكنشmehler ‌)، در عوض از جريان

الكترون به سمت پائين در نهايت NADP+ احيا مي‌شود (شكل ۱‌) تحت وضعيت‌هايي كه قابليت استفاده پذيرنده‌هاي الكترون از PSI محدود مي شوند به عنوان مثال وقتي كه سيكل كالوين به آندازه كافي و با سرعت NADPH مصرف نمي كند سوپر اكسيد در غشا شكل مي‌گيرد.
در PH پائين سوپر اكسيد خود به خود از انتشار زياد H2O2 جلوگيري مي‌كند، به طور ديگر سوپر اكسيد ممكن است با پلاستو سيانين يا سيتوكروم F واكنش داده و آنها را احيا كند، نتيجه واسطه اي بودن سوپراكسيد باعث مي‌شود كه سيكل الكترون در اطراف PSI جريان يابد اين مكانيسم

 

پيشنهاد ميكند كه توليد سوپر اكسيد يك نقش تنظيم كنندگي دارد كه با تغيير دادن يا چرخش بيش از حد الكترون د رهمان زمان مانع انتشار راديكال‌ها به يك صرف از غشا مي‌شود.
پراكسيد هيدروژن از بيشترين توليدات كلروپلاست است كه به طور بي تناسبي از سوپر اكسيد و بوسيله آنزيم SOD ايجاد مي‌گردد، كه دراثر از بين رفتن خود بخود بي‌ثبات‌تر مي‌شود. از منابع ديگر توليد H2O2 تنفس نوري است كه بوسيله فعاليت اكسيژنازي آنزيم ۱، ۵ ريبو لوز بيس فسفات كربوكسيلا زد راستروماي كلروپلاست شروع مي‌شود و در نتيجه د رپراكسي زوم توليد H2O2 مي‌شود (شكل ۱‌).
تنفس نوري ممكن است يك مكانيسم محافظتي براي بازسازي پذيرنده الكترون باشد كه با اين عمل اجازه مي دهد كه جريان مي‌دهد كه جريان الكترونهاي فتوسنتزي تحت وضعيت‌هاي تثبيت كم كربني ادامه يابد.

در مقايسه با چرخه الكترون اطراف PSI، سيكل تنفس نوري باعث از هم پاشيدگي ATP و NADPH مي‌شوند. يك مكانيسم مهم از تنظيم كه باعث جفت شدن تثبيت كربن در استروما به جريان الكترون فتوسنتزي مي‌شود. اين است كه وقتي انتقال دهنده‌هاي الكترون در واكنش‌هاي نوري اكسيد مي شوند آنزيم‌هاي سيكل كالوين بطور برگشت پذيري غير فعال وقت انتقال دهنده‌ها احيا شدند. اين آنزيم ها دوباره فعال مي شوند چنين تنظيمي بوسيله واسطه‌هايي مانند تيورود كسين،PH استروما و ديگر فاكتورها آنجام مي‌گيرد.
پراكسيد هيدروژن از طريق اكسيد كردن گروههاي تيول باعث مختل

شدن كار اين مكانيسم‌هاي حفاظتي مي شوند همچنين پراكسيد هيدروژن باعث غير فعال شدن آنزيم‌هاي چرخه كالوين بطور غير بازگشت‌پذير مي‌شود.
بنابراين غلظت آن بايد در كلروپلاست پايين نگه داشته شود همچنين آن ممكن است آنزيم SOD مس / روي غير فعال كند. راديكال‌هاي هيدروكسيل ممكن است در طي واكنش‌هاي كاتاليزي در تمام سلولهاي زنده بوسيله تغيير يونهاي آهن و مس وقتي كه H2O2 و سوپر اكسيد حضور دارند تشكيل شود:
۱- واكنش Fenton كه در نتيجه آن، OHo از H2O2 توليد مي‌شود.

۲-يون آهن غيرچرخه‌اي همانند يك احيا كننده فعال بوده و با اضافه شدن سوپر اكسيد به واكنش ۱ بصورت زير ادامه مي‌يابد.

۳- حاصل جمع واكنش ۱ و ۲ كه واكنش haber-weiss ناميده مي‌شود.

SOD, O2o با هم يك منبع تميز كننده مشترك ا زH2o2 از بين مي رود، علاوه بر آن آنواع اكسيژن واكنش‌دار ديگري را نيز از بين مي برند خطر اصلي پراكسيد هيدروژن و سوپراكسيد غير مستقيم بوده و آن وقتي اتفاق مي افتد كه آنها اجازه پيدا مي‌كنند كه د رهمان جايگاه‌هاي سلولي تجمع يابند و متابوليسم آهن و مس د ر تماس با استرس اكسيداتيو هستند مطابق يك گزارش چالش آنگيز بوسيله yim و همكارانش (۱۹۹۰‌)، راديكال‌هاي هيدروكسيل بوسيله آنزيمcu/zn SOD بصورت محلول آزاد مي‌شود كه خود با آن واكنش داده و توليد پراكسيد هيدروژن مي‌كند. اكسيژن منفرد وقتي در كلروپلاست شكل مي‌گيرد كلروفيل برانگيخته از نور در حالت سه گانه با دي‌اكسيژن

 

واكنش مي دهد. دوباره وقتي كه ATP و NADPH بوسيله واكنش‌هاي چرخه كالوين كمتر استفاده مي شوند ميزان آن زيادتر مي‌شود تعدادي از فاكتورهاي استرس كه محدود كننده همانند سازي CO2 هستند ممكن است باعث افزايش اين جريان ها شود (مانند بسته شدن روزنه ها‌). انرژي باقي مانده بر انگيخته از اينرو از طريق فلورسانس يا فروكش كردن كارتنوئيدها پراكنده مي‌شود. بعلاوه اكسيژن منفرد ممكن است بوسيله پراكسيدازهاي معين در گياهان توليد شود.

توليد اكسيژن واكنش دار در ديگر بخش‌هاي سلولي:
۱- ميتو كندري:
ميتوكندري اكسيژن را در طول انتقال الكترون تنفسي مصرف مي‌كند جايگاه‌هاي مختلفي از نشت الكترون و رهاسازي سوپراكسيد و پراكسيد هيدروژن د ر تنفس پيشنهاد شده است يكي از اين جايگاه‌هاي ويژه جايگاه اكسيد از متناوب حساس به سيانيد است كه در ميتو كندري وجود دارد.
۲- شبكه آندوپلاسمي، پراكسي‌زوم و گلي اكسيزم:
چندين واكنش اكسيداتيو مختلف از شبكه آندو پلاسمي صاف و ميكروزوم ها سر چشمه مي گيرد.
اكسيژنازهاي داراي كارهاي مختلف و مخلوط مانند سيتوكروم P450 واكنش مهم هيدروكسيلاسيون را در مسير موالونيك اسيد كه اضافه كردن اتم‌هاي اكسيژن به مولكول‌هاي سوبسترا است را انجام مي‌دهند.

NAD (P) H دهنده الكترون است و ممكن است بوسيله چنين واكنش‌هايي سوپر اكسيد رها شود. پراكسي زوم و گلي اكسيزوم اندامك‌هاي تك غشايي هستند كه آنزيم‌هايي كه در بتا اكسيداسيون اسد چرت و تركيبات دو كربنه سيكل تنفس نوري شركت دارند را شامل مي شوند كه در آن آنزيم‌هاي گلي كولات اكسيدار الكترون را از گلي كولات به اكسيژن انتقال داده و توليد H2O2 مي‌كند. گزانتين اكسيداز، اورات اكسيداز، NADH اكسيداز از سوپر اكسيدازهاي عمومي هستند

۳- غشا سلولي و قسمت بندي اپوپلاست:
NAD(P) H اكسيد از جزئي است كه در همه جان غشا پلاسمايي وجود دارد و ممكن است توليدH2O2 و سوپر اكسيد كنند. اكسيژن واكنشي ممكن است در اپوپلاست ايجاد شوند. آپوپلاست اولين جايگاه حمله پاتوژن است، آن شامل يكي از اولين خط‌هاي واكنش دفاعي گياهان است و با اين عمل آپوپلاست نيز در گير اكسيژن واكنشي است. بيشتر مسير بيوسنتز مشترك در آيوپلاست بيوسنتز ليگنين است جايي كه Phenypropanoid بعنوان پيش رو از ليگنين در شروع واكنش بوسيله پراكسيداز در جهت ديگر توليد H2O2 مي‌كند.

در ديواره سلولي NADH نياز است كه بوسيله مالات دهيدروژناز ديواره سلولي تامين مي‌شود و شايد بوسيله يك NADH اكسيداز به شكل H2O2 مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
آمينواكسيدازها اكسيژن فعال شده را بوسيله يك NADH اكسيداز به شكل H2O2 مورد استفاده قرار مي گيرد. آمينو اكسيدازها اكسيژن فعال شده را بوسيله احيا دي‌آمين‌ها يا پلي‌آمين‌ها به كينون تبديل مي كنند كه همراه با تشكيل پراكسيد مي‌باشد.

دفاع بر عليه اكسيداتيو حاصل از استرس
قبلا در باره اجزا ويژه محافظتي در گياهان از اثر اكسيژن واكنشي بحث شد. ما بايد توجه داشته باشيم كه مكانيسم‌هايي عالي انتقال الكترون را تنظيم مي‌كند و فتو سنتز در كل اولين دفاع بر عليه استرس اكسيداتيو است. اين مكانيسم ها مسئول‌هاي جفت شدن خوب واكنش‌هاي نوري و تاريك فتوسنتز هستند و باعث سازگاري سيستم نوري فتوسنتز در برابر تغيير وضعيت مي‌شود. از تحريك پذيري زياد و توليد زياد سيستم فتوسنتزي اجتناب مي‌شود و اكسيژن واكنشي‌ در حد مينيمم احيا مي‌شود.

با وجود اين ما شناختيم كه به تدريج و پيوسته آنواع اكسيژن فعال در همه قسمت‌بندي‌هاي سلولي و به عنوان يك محصول فرعي از متابوليسم ها نرمال سلولي توليد مي‌شود كه نشان مي دهد بقا سلولي وابسته به حمايت كافي است. همه شكل‌هاي هوازي زندگي شامل چندين خط دفاعي هستند كه شامل آنزيم‌هاي جمع كننده (پاك كننده‌) و آنتي اكسيدانهاي غير آنزيمي هستند چنين گوناگوني دفاعي نيازمند مي باشد چون:

۱- انواع اكسيژن واكنش (ROS) در قسمت بندي سلول و خارج سلولي توليد مي‌شوند .
۲- انواع واكنش دار خاصيت مختلفي همانند توانايي انتشار، توانايي حل شدن و ميل تركيبي با مولكول‌هاي بيولوژيكي مختلف را دارند بنابراين يك دستگاه مختلف از دفاع ملكولي در فاز غشايي و غاز مايع نياز است كه در آنجا فعاليت كند تا فورا راديكالهايي كه در آنها شكل گرفته آند را غير فعال كنند.
يك توالي از مراحل دتوكسي فيكاسيون براي جلوگيري از تبديل يك نوع اكسيژن به نوع دوم كه زيان آور از نوع اول است. بيشترين مثال قابل ملاحظه تبديل O2 به H2O2 بوسيله SOD مي‌باشد.
در عدم كفايت در مرحله بعدي H2O2 دتوكسي‌فيكاسيون شده و H2O2 بوسيله SOD مي‌باشد. در عدم كفايت در مرحله بعدي H2O2 دتوكسي فيكاسيون شده و H2O2 به سمت تجمع هدايت شده و SOD غير فعال مي‌شود و همچنين راديكال OH0 توليد مي گردد كه اين مطلب همچنين بر دفاع چند مرحله اي اشاره دارد.

 

آنزيم سوپر اكسيد دسيموتاز (SOD) :
SOD اولين متالو آنزيم‌هايي هستند كه بوسيله Mc Cord و Fridovich (1969‌) كشف شدند SOD تبديل O2o به H2O2 را در همه موجودات هوازي و تعدادي موجودات را آنجام مي‌دهد كه در زير نتيجه واكنش موجود دارد:

سوپر اكسيد اولين توليد از توليدات واحد اكسيژن است و اولين نوع شكل گرفته در سيستم‌هاي بيولوژيكي است. SOD در سيستم‌هاي بيولوژيكي بعنوان دفاع اوليه بر عليه راديكال‌هاي اكسيژن قابل ملاحظه است SOD ثابت ترين آنزيم شناخته شده است و ساختار سه بعدي دارد بوسيله مواد يوني (مس، منگنز، آهن‌) در جايگاه فعال بدون جهش كاتاليز مي‌كند. سوپر اكسيد به چنين جايگاهي جذب مي‌شوند.

SOD به دو گروه: وابسته پلي ژنتيكي كه شامل FeSOD ها و mnSOD ها و گروه غير وابسته پلي ژنتيكي كه باقي مانده مي باشد و شامل CU/ZNSOD ها هستند گياهان شامل همه سه گروه معرفي شده مي باشند. ايزوزيم‌هاي SOD در سيتوزول، ميتو كندري و كلرو پلاست شناسايي شوند. در پراكسي زوم و گلي اكسيزوم و در فضاي درون سلول SOD وجود دارد ژنها و cDNA كه SOD را رمز مي كنند در تعداد گونه گياهي كلون شده‌اند.

SOD ‌هاي همه گياهان بوسيله ژنهاي هسته اي رمز مي شوند و آنزيم‌هاي اندامك‌ها پس از ترجمه به قسمتهاي اختصاصي انتقال مي يابد SOD تنظيم كننده‌هاي مختلفي هستند و به وضعيت استرس‌هاي مختلفي مانند خشكي و سرما پاسخ مي‌دهند. چندين آزمايش بر روي توليد زياد SOD در گياهان ترانس ژنتيك آنجام گرفت كه به اين نكته اشاره دارد كه SOD به استرس‌ها مقاوم است.

اسكوربات پراكسيداز، گلوتاتيون ردوكتاز و مونودي‌هيدوكسي اسكوربات ردوكتاز:
توليد SOD يعني پراكسيد هيدروژن نياز به دتوكسي فيكاسيون بيشتر دارد كه بوسيله آنتي اكسيدان‌هاي آنزيمي و غير آنزيمي و ممكن است در مقدار مختلف و در قسمت‌هاي مختلف سلول آنجام گيرد. در كلروپلاست ها مسير دتوكسي فيكاسيون Haliwell – Asada ناميده مي‌شود كه به تفضيل مطالعه نشده است (شكل ۱‌).
H2O2 بوسيله اسكوربات پراكسيداز (APX) به آب احيا مي‌شود. اين آنزيم شامل هم در از استخر حدود ۱۰۰Mm اسكوبارت را در كلرو پلاست استفاده مي‌كند و آن را در اثر اكسيد كردن به ماده مونودي هيدروكسي اسكوربات (MDA) تبديل مي‌كند (شكل ۲‌)، كه در زير واكنش آن وجود دارد:
اسكوربات

در كلروپلاست‌ها و در اسروما و باند شده به تيلا كوئيد شكل‌هايي از APX پيدا شده‌اند همچنين ايزوزيم‌هاي سيتورولي كلون شده شرح داده شده‌اند. هر چند گلوتاتيون (GSH) نيز به همين نحو در استخر بزرگ پلاستيدها حضور دارد آنها براي توليد مستقيم H2O2 در گياه استفاده مي شوند كه يك جريان مهم در گياه نيست. ولي در جانوران مختلف آن را در نظر مي گيرند گلوتا تيون پراكسيداز (GSH- PRX)آنها در ميتوكندري و سيتوزول اهميت زيادي دارند كه شامل آنزيم‌هاي داراي سلنيوم و آنزيم‌هاي وابسته به سلنيوم هستند. در پلاستيد ها MDA ممكن است به دي هيدروكسي اسكوربات تبديل شود (DHA) كه با هم بطور كلي احيا به اسكوربات مي‌شود كه اين بوسيله واكنش‌هاي زير آنجام مي گيرد:

 

۱- تبديل و احيا غير آنزيمي بوسيله فردوكسين:

۲- احيا (تبديل‌) MDA بوسيله MDA ردوكتاز در استروما و با استفاده از NADPH :

۳- احيا (تبديل‌) DHA به اسكوربات بوسيله DHA ردوكتاز (DHAR) و با استفاده از GSH به عنوان ماده احياكننده:

مواد زايد كمي روي سطح تيلا كوئيد ها ترديك PSI به وجود مي آيند كه حداقل خطر رهايي و واكنش ROS با هر ملكول ديگر وجود دارد. يك رديف دوم از دفاع‌ها در استروما عمل مي كنند كه از آنزيم‌هاي چرخه كالوين حفاظ مي كنند يك چرخه APX اساسي براي رفع در سيتوپلاسم گياهان عمل مي‌كند.
گلوتاتيون ردوكتاز: گلوتاتيون ردوكتاز (GR) مسير ASADA – Halliwell را بوسيله توليد دوباره گلوتاتيون با NADPH بعنوان دهنده الكترون كامل مي‌كند اين بايد مورد توجه قرار گيرد كه چگونه از خطر اكسيد شدن در پايان احيا واكنش‌هاي معادل نوري جلوگيري مي‌شود.

GR يك فلاوپروتئين است كه آنزيم‌هاي هومولوگ آن در انسان، جانوران و ميكروارگانسيم‌ها مطالع شده است در گياهان GR فعال بيشتر در كلرو پلاست ها پيدا شدند و ايزومرهاي سيتوزول و

ميتوكندري بخوبي شرح داده شده‌اند. GR نخود كلون شده است فعاليت GR و APX در پاسخ به اتيلن، ازون، SO2 ، NO2 افزايش مي‌يابد. GR نخود و GR اشريشياكلاي در گياه Tobacco ترانس ژنتيك زياد توليد شدند. نتايج مختلف بود: در تعدادي از لاين ها G12 فعاليت زيادي را ارائه داد و در نتيجه مقاومت به ازون يا پاراكوات (Paraquat)افزايش يافت در حاليكه ديگر GR اين حالت را ايجاد نكردند.

كاتالاز
كاتالاز در پاك كردن H2O2 موثر است و ماده اي احيا كننده براي آنجام عمل آن مورد نياز نيست:

در سلولهاي جانوري كاتالازهاي سيتوزولي و پراكسي زوم تميز كننده‌هاي اوليه H2O2 هستند در بافت‌هاي زنده كاتالاز در پراكسي زوم متمركز است H2O2 بوسيله گليكولات اكسيداز در چرخه C2 تنفس نوري توليد مي‌شود. ديگر اكسيدازها همچنين در پراكسي زوم ها حضور دارند و H2O2 در قسمتي از متابوليسم اوره و اسيدهاي چرب توليد مي‌شود. در كلروپلاست‌ها هيچ كاتالازي (حتي به مقدار كم‌) پيدا نشده است اما يك ايزوزيم در ميتو كندري ذرت شناسايي شده است. پراكسي

زوم از طريق جريان تنفس نوري به متابوليسم فتو سنتزي مرتبط است و بر طبق يافته‌هاي جديد ممكن است در مقاومت به استرس اكسيداتيو قسمتي موثر واقع شود. CDNAs كاتالاز در چند گياه كلون شده است ايزوزيم كاتالاز خاصيت بيوشيمي مختلفي دارند بعلاوه ويژگي‌هاي توسعه يافته دارند،تعدادي بنظر مي آيد كه وابسته به جوانه‌زني هستند، نقش عمده آنها شايد درگير بودن با اسيدهاي چرب مي باشد در صورتيكه بقيه وابسته به چوبي شدن، تنفس نوري يا ديگر جريان‌ها هستند.
كاتالاز غير فعال شدن نوري را تحمل كرده و نياز دارند كه سنتز در حالت denovo ادامه يابد. فاكتورهاي استرس كه تاثير روي سنتز پروتئين دارند (مانند گرما و سرما‌) ممكن است كاتالاز را غير فعال كنند اين اثر ممكن است بوسيله كاهش توليد h2o2 به وسيله باز داشتن نوري (photoinhibition) فتوسيستم ۲ جبران شود، بعلاوه جبران‌كننده افزايش اسكوربات، گلوتاتيون، Apx مي‌باشد. خوگرفتن به سرما با در معرض گرفتن اوليه آن شايد شامل توليد كاتالاز باشد.
ژن CAT-2 در گياه Nicotiana بوسيله ازون، UV-Bو SO2 تحريك مي‌شود. جديداً يك نقش براي H2O2 و كاتالاز در واكنش‌هاي با حساسيت بالا (HR) و مقاومت سيتماتيك حاصل شده (SAR) در پاسخ به آلودگي پاتون در گياهان پيشنهاد شده است. يك مدل بوسيله Durner و Klessig (1995) پيشنهاد شده است كه بيان مي‌كند. ساليسيليك كاتالاز را باز مي‌دارد و درنتيجه H2O2 شيوع يافته و در آن قسمت زياد مي‌شود كه از زنجيره هدايت سيگنال بيماري زايي پاتورون است.
Chamnongpol و همكارانش ايزوزيم ويژه CAT را در گياه Tobacco ترانس ژنتيك شناسايي و شرح دادند، تحت قرار گيري در تاريكي گياهان، همانند تيپ وحشي به نظر مي‌آيند، اما در معرض گرفتن با نوري به اندازه ژن CAT-1 ناقص شد و تغيير نمايان شد. تحت نور زياد، CAT به نظر مي‌آيد براي محافظت خوب بر عليه فتواكسيداسيون لازم باشد. رابطه بين توليد زياد H2O2 و فعاليت دفاعي از بيماري‌زايي پاتوژن كه بستگي به پروتئين‌ها از طريق سالسيليليك اسيد دارد، با چنين گياهان رسيدگي شد.

پروتئين و آنزيم‌هاي اضافي:
تيوردوكسين پروتئين‌هاي كوچكي در گياهان بوده كه در همه جا حضور دارند و نقش تنظيم كننده ردوكس را در گياهان بازي مي‌كند. پيشنهاد شده است كه تيوردوكسين از طريق جمع كردن اكسيژن واكنشي و به علاوه اصلاح پروتئين‌هاي اكسيد شده د ر حفاظت موجودات زنده نقش دارد. پيشنهاد شده است كه ترانسفرين كه يك پروتئين انتقال دهنده، FE فريتين كه يك كمپلكس ذخيره آهن در درون سلول است، به علاوه سرولوپلاسم كه يك گيليكوپروتئين باند شده به CU است،

همگي در شرايط invivo فعاليت آنتي اكسيداني دارند. در سيستم گياهي يك رده مختلف از گلو تاتيون –s- ترانسفرازها ممكن است همانطور به عنوان آنزيم‌هاي دفاعي ثانوي توصيف شوند. اين آنزيم ها كاتاليز ملكول GSH تركيب به تركيبات شيميايي را كاتاليز مي كنند، مانند دتوكسي فيكاسيون nerbicides ها. تركيب GST در سنتز متابوليت‌هاي ثانوي اهميت دارند.

آنتي اكسيدانهاي غير آنزيمي:
اسكوربات: اسكوربات به عنوان ويتامين c شناخته شده است كه يكي از آنتي‌اكسيدانهاي مهم در سيستم جانوري است كه نشان داده شده است كه آن نه فقط با پراكسيد هيدروژن واكنش مي دهد، اما همچنين با OHo و و هيدروپراكسيد‌هاي ليپيد واكنش مي‌‌دهد و نقش آن همانند ماده APX كه جمع كننده (پاك كننده‌) H2O2 در استروما كلرو پلاست است. اسكوربات در آب محلول است، اما يك نقش اضافي در روي سطح تيلاكوئيد در حفاظت يا اكسيد شدن دوباره كاروتن و توكوفورول را داراست. استخر اسكوربات در سيتوزول اهميت زيادي دارد TAPPEL پيشنهاد كرد كه آنتي‌اكسيدانهاي سينرژيسم بين ويتامين C و E در بافت‌هاي جانوري به واسطه احيا راديكالهاي توكوفورول بوسيله اسكوربات مي‌باشد. در ديگر حالات غلظت زياد اسكوربات ممكن است باعث احيا Fe+3 به Fe+2 مي‌شود و يا همچنين باعث افزايش واكنش haber- weiss مي‌شود. دوباره مشخص شد كه چگونه در دفاع اكسيداتيو سطح supra – optimal يك جمع كننده ممكن است حالت بدتر داشته باشد.

ويتامينE ‌ (tocopherol):
توكوفورول ايزومر‌هاي بزرگ از ويتامين E هستند (شكل ۲‌). يك آنتي‌اكسيدان فنوليك است كه هم در گياهان و هم در جانوران حضور دارد كه در ملكول‌هاي ليپيد قابل حل است كه از آن جهت مهم است كه يك زنجيره پاياني از واكنش‌هاي راديكاب آزاد باعث پراكسيد اسيون ليپيد مي‌شود.
درجه بالايي از ليپيدهايي غير اشباع در غشا كلروپلاست براي مقدار زياد – توكوفورول نياز است گياهان توكوفورل را بوسيله آنزيم متمركز در غشا داخلي كلرو پلاست سنتز مي كنند و جانوران از ميان مواد غذايي ويژه بدست مي آورند.

 

كاروتنوئيدها:
كارتنوئيد ها ملكول‌هاي محلول در چربي هستند آن گياهان و جانوران را بر عليه خطر اكسيداتيو محافظت مي‌كند. B – كاروتن پيش ماده اصلي ويتامين A است.
كاروتنوئيد‌هاي گياهان ا زايزوپنتيل دي فسفات د ركلروپلاست ها و كروموپ

لاست‌ها شكل مي‌گيرد. در دستگاه فتوسنتزي، B كاروتن باعث خاموش شدن حالت تحريك سه تايي كلروفيل و اكسيژن منفرد شده و با اين كار مانع از شروع شدن پراكسيداسيون ليپيد مي‌شود يك ملكول كاروتن با تحريك شدن مي تواند انرژي خود را به ديگر زنجيره ها در آنتن انتقال دهد، اما ممكن است انرژي بصورت گرما نيز پراكنده شود يك رده ويژه از كارتنوئيد ها گزانتوفيل ها هستند كه استخري را تشكيل داده و تغيير مهمي در پاسخ به نوز قوي تحمل مي‌كند آندازه و تركيب استخر به گياهان اجازه مي دهد كه بهتر نسبت به نور حفاظت كند. شكل دِ اپوكسي زئاگزانتين بهتر باعث

پراكنده شدن انرژي تحريك مي‌شود و در نتيجه به شكل ايوكسي و يولاگزانتوفيل تبديل مي‌شود. تغير سريع اين دو شكل بوسيله آنزيم‌هاي ويژه آنجام مي گيرد كه تشكيل سيكل گزانتوفيل را مي دهد.

گلوتاتيون:
گلوتامين حاظر در همه جا Tripeptide (GLU-CYS-ALa) است كه باعث احيا و دتوكسي فيكاسيون تعدادي از آنواع اكسيدان‌ها مي‌شود. واكنش‌هاي آنزيمي كه GSH در آنها نقش دارد در بالا شرح داده شده است. GSH براي چرخه مجدد همه ويتامين‌هاي بالا مهم است كه در صورتيكه توليد دوباره آن وابسته به مصرف NAD(P)H است. بهمراه استرس و وضعيت‌هاي بيماري كاهشي در گلوتاتيون احيا شده ايجاد مي‌شود اما آن هميشه واضح نيست كه آيا اين چنين كاهشي به سبب بيماري و يا وضعيت استرس يا آنعكاساتي از احتياجات بزرگتر براي GSH است.

تركيب‌هاي گوناگون:
فلاونوئيد ها گروهي از تركيبات فنوليك هستند كه ممكن است فعاليت آنتي اكسيد آني داشته باشند بيشتر آنها در گياه تحت نور داراي UV پرقدرت افزايش مي‌يابد كه ممكن است سلول را بر عليه پراكسيداسيون ايپيد حفاظت كند اسيداوريك ممكن است در جانوران و درون يا بيرون قسمت‌هاي سلولي نقش آنتي اكسيداني داشته باشد. قند‌هاي الكلي مانند مانيتول كه توسط گياهي كه تحت استرس اسمزي قرار مي‌گيرد توليد مي‌شود ممكن به جاي محلول ساز گاز و محافظت اسمزي بكار رود اما ممكن است همانند آنتي اكسيدان عمل كند. مانيتول بيشتر براي غرق شدن كربن براي توليدات واكنش نوري موثر است (همانطور NADPH‌).

و ممكن است تحت بعضي وضعيت‌هاي فتو اكسيداسيون كم شود پتانسيل تركيبات آنتي اكسيداني گياه همانند Resveratral موجود در آنگور و پلي فنول چايي جديدا در درمان شناسي آنسان مورد توجه قرار گرفته است.

PHOTOINHIBITION
Photoinhibition: كاهش فعاليت فتوسنتزي بعد از قرارگيري در معرض نور قوي (زياد‌) مي باشد وقتي كه بوسيله واكنش‌هاي نوري توليد احياكننده‌هاي قوي مي‌شود اگر تقاضاي واكنش تاريكي تجاوز كندكلروپلاست ممكن است استرس اكسيداتيو را تجربه كند و فتو اكسيداسيون شامل سفيد شدن رنگيزه‌ها و پراكسيداسيون ليپيد را تحمل كند دوره Photoinhibition اشاره دارد به اينكه:پاسخ سريعتر به بازدارندگي جريان الكترون فتوسنتزي اساسا در فتوسيستم ۲ حال آنكه از آسيب بيشتر اجتناب مي‌كند.

برگشت Photoinhibition مي تواند بعنوان محافظت كننده منظم به جلوگيري بيشتر تشكيل اكسيژن واكنشي و آسيب بيشتر اكسيداسيون عمل كند. وضعيت‌هاي فيزيولوژيكي گياه براي بازداشتن نوري شامل وضعيت‌هاي درجه حرارت كم همراه شدن با تور قوي يا در معرض قرار گرفتن با نور قوي بدون سازگاري پيشين مي باشد. ديگر جريانات كه بطور تناوب احيا اضافي از فتو

سيستم ها را باعث يك نقش در Photoinhibition باز مي‌كند اما مكانيسم شروع بازدارندگي فتوسيستم ۲ هنوز يك موضوع مورد بحث است. آيا o2 مستقيما با پلاستوكوئينون احيا شده كه (QA) واكنش مي دهد؟ يا آيا سوپر اكسيد توليد شده بوسيله واكنش mehler باز دارنده مركز واكنش فتوسيستم ۲ است ؟ ديگر گرفتاريهاي ممكن واكنش‌هايي از Oho, H2O2, O2o يا اكسيژن منفرد با پروتئين D1 مركز واكنش يا كلروفيل p680 مي باشد. به محض اينكه فتوسيتم ۲ غيرفعال شد پروتئين D1 مركز واكنش تغيير مي‌كند، تحمل كردن كاهش ميابد و بايد فتووسيستم ۲ از Photoinhibition جايگزين شود.

نشانه غير فعال شدن D1 كاهش وابستگي به اكسيژن با اكسيژن منفرد ممكن است باشد جديدا توجه شده است كه Photoinhibition به PS1 كشيده مي‌شود بعلاوه اين كه اين امر در گياهان عالي اتفاق مي افتد. در گياهان حساس به سرما مانند cucumis و phaseolus ، PSI انتخاب شده در شرايط in vivo و تحت وضعيت سرما ژن psaB توليد يك زير واحد مركز واكنش PSI كرده، در تنزل بعدي كلروفيل P700 خراب شده بود و PS1 غيرفعال شده بود. اكسيژن براي اين اثر نياز بوده و افزايش جمع كننده‌هاي اكسيژن غير فعال شدن PS1 و كاهش PSA-B جلوگيري مي‌كند. بهبود فعاليت PS1 نياز به سنتز PSA-B بصورت denovo مي باشد. پروتئين اخر يك برگشت كند تر ازپروتئين D1 در فتوسيستم‌ ۲ دارد. بازداشتن PSI وقتي كه فتوسيستم ۲ اساساً در درجه حرارت سرما و تحت تاريك فعال است، مناسب مي‌باشد.

تركيبات TRIAZOLE ، سم ها و HERBICIDES :
چندين herbicides توليد اكسيژن واكنشي مي كنند. Paraquut و diquat از herbicides‌هاي بي‌پريديوم هستند كه به دست آوردن الكترون از PSI و توليد سوپراكسيد در نور شناخته شده‌اند. بطور طبيعي يا سنتر موادي كه باعث حساسيت به نور مي شوند تحريك كننده آسيب اسيداتيو در نور هستند.

بيشتر مطالعه بر روي مواد طبيعي كه باعث حساسيت به نور مي‌شود در قارچ سمي بنام cercosporin كه به وسيله پاتوژن . cercospora توليد مي‌شود، آنجام گرفته است. cercosporin بوسيله نور فعال ميشود و با اكسيژن به شكل o2 واكنش مي دهد و سبب پراكسيداسيون شديد ليپيدهاي مي‌شود. چندين Herbicidesها همانند aciflurfen مانندتركيباتي كه باعث حساسيت به نور مي شوند عمل ميكنند و باعث تجمع متابوليت واسطه از كلروفيل مي‌شود يا برانگيختگي بوسيله نور چنين تتراپيرول‌هاي واسطه اي توليد اكسيژن منفرد مي كنند كه براي گياه كشنده است.

 

تركيبات Triazole همانند paclobutrazol ، uniconazole و Triamimenol در گياه تنظيم كننده‌هاي رشد هستند كه يك سيتو كروم p450 وابسته به اكسيداسيون رادر مسير بيو سنتزي GA باز مي‌دارد.
شگفت آور است كه آنها جديدا ايجاد مقاومت به اكسيژن فعال توليد شده بوسيله Paraquut را نشان دادند.

* paclobutrazol تحريك شده يك افزايش را در فعاليت آنزيم‌هاي آنتي اكسيداني در گياهان گندم داشته و باعث افزايش مقاومت به استرس اكسيداتيو مي‌شوند Triazole قبلا نشان داده شده كه افزايش دهنده مقاومت گياهان به چندين استرس محيطي مي‌شود.

مواد سمي:
مواد سمي گياهي در نتيجه عوامل محيطي صنعتي و عمل كشاورزي در گياه تجمع مي يابد zn ، cu، fe و cd آلوده كننده‌هاي رايج هستند و به گياه در شكل مختلف آسيب مي‌رسانند كه آسيب از دو طريق است:
۱- جلوگيري مستقيم از رشد گياه و مسيرهاي بيوسنتزي
۲- درگير بودن در توليد راديكالها.
گياهاني كه در معرض با يون مس قرار گرفته بودند گزارش شده است كه پراكسيداسيون ليپيد را ارائه دادند و پيگمان‌ها ا ز حالت رنگي خارج مي‌شوند (روشن شدن‌). در معرض قرار گيري با Cuso4 به مدت طولاين باعث تنزل كلروفيل و كاهش سطح كاتالاز درون را مي‌شود (اندوژنوس‌). يون‌هاي cu، fe فعاليت ردوكسي دارند و واكنش fenton را كاتاليز مي‌كند. پراكسيدهاي ليپيد همچنين ا ز القا ليپو اكسيژناز د رحضور cu سر چشمه مي گيرد. رفتارهاي با كادميوم كاهش دهنده كلروفيل و سطح هم در جوانه زني mung bean مي‌شود كه با تحريك فعاليت ليپواكسيژناز و همزمان با

بازدارندگي آنزيم‌هاي آنتي اكسيداتيو آنجام مي گيرد. جديدا ثابت شده است كه يك ارتباط بين مواد سمي، استرس اكسيداتيو و و پاسخ دفاعي در آرابيدوپسيس و Nicotiana وجود دارد. در مخمر ژن‌هاي رمز كننده براي جذب fe و پاسخ استرس اكسيداتيو بوسيله همان فاكتور رو نويسي تنظيم مي‌شود.

آلودگي هوا:
اتمسفر بوسيله مواد آلوده مي‌شود همانند اوزون، دي اكسيد گوگرد كه در تشكيل سه راديكال در گير هستند. پيشنهاد شده است كه سميت گياهان از ازن براي پتانسيل تركيب با اكسيژن لازم است كه نتيجه آن تشكيل راديكال ها مي باشد و بنظر مي رسد كه تهديد ازن د ر گياهان بيشتر از دي اكسيد گوگرد است. گياهاني كه با ازن قرار گرفته‌اند پراكسيداسيون ليپيد، بي رنگ شدن رنگدانه ها تنزل پروتئين D1 از فتوسيستم ۲ و كاهش در فعاليت و مقدار ريبولوز ۱-۵ بيسفسفات

كربوكسيلاز را نشان مي دهند. در معرض قرارگيري با دي‌اكسيد گوگرد با عث اسيب بافت ها و رها شدن اتيلتن در بافت‌هاي فتو سنتزي مي‌شود وقتي سلولها در معرض دي اكسيد گوگرد قرار مي گيرند يك اسيدي شدن محسوس د رسيتو پلاسم اتفاق مي افتد براي اينكه اين گاز با اب واكنش مي دهد و به شكل اسيد سولفورو در مي آيد كه ممكن است با اسيد سولفوريك برگردد.

افزايش جريان اشعه UV-B– (۲۹۰-۳۲۰)NM كه به سطح زمين مي رسند، نتيجه‌اي از تخليه ازن استراتوسفر از اثرات زيان آور UV-B روي گياهان مطالعات زياد مطالعات زيادي شده است. آسيب بوسيله UV-B به فتوسيستم ۲، شامل آسيب به انتقال الكترون و آسيب ساختار پروتئين تمركز واكنش، مقدمتاً D1 مي باشد.
تشعشعات UV-B، تحريك كنده تجمع آنزيم‌هاي جمع كنندهاي راديكال آزاد همانند SOD مي باشد. از غشاهاي ايزوله تيلاكوئيد بوديد. UV-B توليد راديكال‌هاي آزاد اساساً هيدروكسيل و تركيبات داراي مركز كربن كرد اما اكسيژن منفرد تشكيل نشد.
handly و همكارانش جرياناتي از موتانهاي آرابيدوپسيس را شرح دادند كه از استرس UV-B براي حفاظت گياه دچار بحران مي‌شود. موتانها د رتوانايي سنتز تركيبات جذب كمتري UV-B نقص داشتند (فلاونوئيد ها و استرهاي Sinapate‌) كه حساسيت بيشتري ا ز UV-B ا زتيپ وحشي به UV-B داشتند و سطح بالايي از اكسيداسيون پروتئين و ليپيد را نشان مي‌دهند. در پاسخ به رفتار UV-B فعاليت APX افزايش مي‌يابد كه اشاره دارد به اينكه گياه به UV-B بوسيله بيان يك پاسخ اكسيداتيو پاسخ داده و تشعشعات UV تركيبات Sunscreen آسيب اكسيداتيو را كاهش مي‌دهند.

استرس نمك:
مهم‌ترين اثر نمكي به روي جريانات در كلرو پلاست و ميتوكندري مي‌باشد، اما كمي درباره اثرات آنها متابوليسم اكسيژن در اين اندامك‌ها شناخته شده است. heranandez و همكارانش نظريه‌اي دادند كه كاهش غلظت در كروپلاست بواسطه بسته بودن كروپلاست باعث كاهش NADPT+ و احياي اكسيرژن مي‌شود. آزمايشاتي كه با پراكسي‌زوم و ميتوكندري برگ ها از گياه pea كه تحت

رفتار Nacl قرار گرفته بودند، ثابت كرد كه نمك تحريك كننده زياد توليد O2- است به علت كاهش زياد mnSOD ميتوكندري ايجاد مي‌كند. ممكن است از فعاليت آنواع اكسيژن در مكانيسمي از آسيب‌ها بوسيله استرسي Nacl بيشتر در كلرو پلاست‌هايي از۲ كوليتوار pea با حساسيت مختلف Nacl70mm باشد. در مقاومت گياهان، فعاليت اسكوربات پراكسيد از cu/znsoD افزايش م

ي يابد. بعداً استخر اسكوربات زياد مي‌شود.
در گياهان حساس، حجم H2O2 و توليدات پراكسيداسيون ليپيد بدون تغيير در فعاليت آنزيم ها افزايش مي يابد. اين نتايج باعث شد كه پيشنهاداتي بوسيله singha و chovdhur ارائه گرديد كه ميان مي‌كند H2O2 يك نقش در مكانيسم آسيب نمك بازي مي‌كند. همين‌طور در گياهان تربچه‌اي كه در معرض Nacl به مقدار ۱۰۰mm قرار گرفته‌اند، فعاليت apx 2 برابر افزايش مي يابد، اما سطح‌هاي رونويسي باقي مانده تغيير نكرده بود. در يك مطالعه جديد درcitrus ، cu/znSOD و APX تحريك شده بودند و همانطور ايزوزيم sod از هالوفيت mesembryithemum تحريك شده بود

استرس خشكي و گرما:
در طول استرس خشك يك سيگنال ABA سبب بسته شدن روزنه مي‌شود و در معرض قرارگيري با نور ممكن است. حادثه استرس اكسيداتيو دستگاه فتوسنتز را زياد احيا كند. طبق مطالعات Hendry و price (1991) نقش راديكال‌هاي اكسيژن در گراس‌‌هاي مختلف در معرض خشكي قرار گرفته بررسي كمبود آب سبب باز دارندگر شامل سنتز پروتئين، غير فعال كردن چندين آنزيم كروپلاست آسيب به انتقال الكترون، افزايش نفوذ پذيري غشا و افزايش فعاليت آنزيم‌ها از سيستم جمع كننده (تمييز كننده‌) H2O2 مي‌شود.

SOD MRNA در تحريك بوسيله ABA پيدا شده بود. د ر گياه رستاخيز sorobolus stapfianus سطح‌هايي ا زگلوتاتيون ادوكتاز و دهيدرواسكوربات ردوكتاز در خشكي افزايش يافته بود.
Malan و همكارانش مقاومت‌ذاتي به گرما و خشكي را در maize را مطالعه كردند و يافتند كه آنها بهبود وسيعي با استرس اكسيداتيو دارند. ارتباط بين آنزيم ها د ر دفاع آنتي‌اكسيدان و استرس گرما د رtomato و vicia همانطور خوب شرح داده بود، جبران حضور خشكي ممكن است با استرس اكسيداتيو همراه شود كه نياز به توليد سيستم‌هاي دفاعي است. اين مشاهدات ياداور گذشته است از اين جهت كه بهبود كمبود اكسيژن در گياهان شناور است كه گياهان مقاوم افزايش سطح‌هايي از SOD را نشان مي‌دهند.

 

سرما و يخ زدن:
تركيبي از درجه حرارت كم و نور زياد استرس فتواكسيداتيو را به گياهان مي‌دهد. wise و Naylor ثابت كردند كه اكسيژن واكنش و پراكسيداسيون ليپيد درگير در آسيب به سرما د رcucumber هستند. جنگل‌هاي هميشه سبز در فصل‌ها در معرض چنين استرس‌هايي كه از آلودگي هوا kaniuya و michalsici كه اثر سرما در يك نوع حساس tomato و اسفناج قرار دارند، سخت‌تر است. در alfalfa ترانس ژنتيك سطح CU-ZN/SOD باعث افزايش مقاومت به استرس يخ زدن را نشان دادند در صورتيكه tobacco ترانس ژنتيك با ترفيع SOD باعث افزايش مقاومت به سرما شد. خوگيري از دانه‌رست‌ها mazie به طور ديگر به درجه حرارت سرماي مرگ‌آور بوسيله سرماي ملايم‌تر پيش رفتار، همراه شده بود. رونويسي كاتالاز و پراكسيداز تجمع يافته بود. ارتباط‌هاي ديگر بين خوگيري به سرما و دفاع آنتي اكسيدان جديدا گزارش شده است. رفتار H2O2 مي تواند تحريك آنزيم‌هاي دفاع كند و باعث اعطا مقاومت به سرما شود.

The contribution of photosynthetic oxygen metabolism to oxidative stress in plants
مقدمه:
تحت وضعيت زمين در دوره رشد و تمايز يك گياه، بيو ماس تجمع مي يابد و نتيجه آن وابسته به توانايي متابوليسم و فيزيولوژي سازگاري و عادت كردن به وضفيت‌هاي محيطي است. تعدادي عوامل زنده (مانند حشرات، قارچ، ويروس‌) و عوامل غير زنده (مانند دما، وجود اب و غذاها‌)

فاكتورهاي موثر در رشد و انرژي هستند. كمبود در وجود منابع ضروري (نور، اب، كربن، نيتروژن‌) براي آنجامفعاليت‌هاي گياهان زيان اور است. به همين نحو تنوع در وضعيت‌هاي محيطي خارج آنها ممكن است گياه را در استرس قرار داده و انرژي آنها حداقل شود. مطالعات روي پاسخ گياهان با يك رنج از محيط‌هاي مخالف منجر به يك تصوير از يك پديده شده كه استرس اكسيداتيو ناميده مي‌شود كه مشخص شده است كه بوسيله آن آنواع اكسيژن فعال مضر (AOS) در بافت‌هاي گياهان ايجاد مي‌شود استرس اكسيداتيو مي تواند به علت آشفتگي در متابوليسم همانند فقداني از تناسب

بين منبع (توليد انرژي‌) و آنجام جريانات باشد در فتوسنتز اين وقتي اتفاق مي افتد كه ميزان نور جذب شده از ميزان مصرف نور تجاوز كند توليدات فتو سنتزي تعدادي از AOS (activ axygen species) مي باشد كه شامل سوپر اكسيد، پراكسيد هيدروژن و راديكالهاي هيدروكسيل و اكسيژن منفرد مي باشد. اكسيژن منفرد و راديكال‌هاي هيدروكسيل سبب افزايش اسيب غشا مي شوند و تشكيل پراكسيد ليپيد از زنجيره اسيدهاي چرب غير اشباع را مي‌كند. اگر چه يك سري از مكانيسم‌هاي تنظيمي درون گياه وجود دارند كه باعث توليد مقدار كم اين مولكول ها مي‌شود. زيان ها ي اكسيداتيو يك مشكل مانده در فتوسنتز است.
اين نادرست است هرچند فرض مي كنيم كه اكسيژن فعال همراه شده با آن است زيرا اكسيژن توليد كلروپلاست است يعني محصول فتوسنتز است و آني موردي براي به حالت تعادل رسيدن اكسيژن در سرتاسر عرضي غشا تيلاكوئيد و غشا كلروپلاست نيست. شواهدي هم وجود ندارد

كه پيشنهاد كند حجم اكسيژن در نور از تاريكي بالا تر است. AOS مي تواند اثر مثبت يا منفي روي متابوليسم گياه داشته باشد در وضعيت مطلوب، AOS ‌هايي كه به طرق كنترل شده توليد مي‌شود دو عمل مهم در كياهان مانند بيو سنتز ديواره و سيگنال‌هاي ردوكسي دارند. AOS ‌هايي كه د رتعادل ردوكس در سلول گياهي شركت دارند افزايش در AOS حساس است كه در آن هسته جريان رونويسي ژن را كه در آنجام مي گيرد را بعلت تغيير در محيط و به دليل جبران نوسانات

محيطي رونويسي ژن ها را تغيير مي دهد. تجمع H2O2 در بخش‌هايي باعث ظاهر شدن تغيير ويژه يگنال‌هاي محيطي مي‌شود.
هدايت سيگنال‌هاي قابل انتشار H2O2 ممكن است متابوليسم را براي خطرات حياتي و غيرحياتي اماده كند.
تجمع H2O2 دلالت بر اين دارد كه گياه به چندين استرس پاسخ داده است همانند پاسخ‌هاي بسيار حساس (HR) و يا مقاومت كسب شده و طبقه بندي شده. چندين ژن نشان داده شده كه بوسيله H2O2 تحريك مي شوندكه ترتيب تحريك آنها بوسيله H2O2 شناسايي شده نظريه اي وجود داردكه بيان مي‌كند د رمتابوليسم كلور پلاست ايجاد تركيبات مهمي مي‌شودكه در متابوليسم استرس اكسيداتيو شركت مي‌كند وقتي كه گياه د رمعرض وضعيت محيطي زير حالت مساعد

 

(مطلوب‌) كه زياد پذيرفته شده است قرار مي گيرد.
اين مفهوم ناشي از اين است كه ملكول O2 در فتوسنتز توليد شده و توانايي تبديل به H2O2 را داشته و فعاليت حالت پايدار تريپلت O2 را به فعاليت بالا تر اكسيژن منفرد را دارد هر چند مقدار AOS بوسيله تنظيم موثر محدود است كلروپلاست با دفاع اكسيداني پوشيده شده و در نتيجه AOS همانطور شكل مي گيرد.

در گياهان تكامل يافته استرس اكسيداتيو سبب تنوعي از ملكول‌هاي و پاسخ‌ها متابوليكي مي‌شود استرس اكسيداتيو به سبب اشفتگي متابوليسم درون سلولهاي ياهي ايجاد مي‌شود براي مثال اختلاف بين واكنش‌هاي توليد انرژي و واكنش‌هاي مصرف انرژي يا اعم از اينكه استرس در خارج غشا مشاهده مي‌شود براي مثال نتيجه اي از توليد اكسيداتيو بوسيله HR آنجام مي گيرد قرارگيري در معرض استرس حياتي همانند الودگي ازون يا تشعشعات UV-B سبب تغيير متابوليك مي شوندكه شبيه به حمله پاتوژن است.

افزايش توليد AOS يك تركيب كلي از استرس خاكي و استرس حياتي در گياهان است. كلروپلاست فقط منبعي از AOS در وضعيت استرس نيست سيستم‌هاي NADPH اكسيداز باند شده به غشا سلولي براي مثال: و H2O2 را در تعدادي پسخ به استرس توليد مي كنند و مقدار زيادي H2O2 در پراكسيزوم و از طريق تنفس نوري توليد مي شوند. در زمان كوتاهي AOS افزايش

ميابد و سلول گياهي مقاوم مي‌شود در حالتي از توليد H2O2 بوسيله غشا سلولي اين بردباري و تحمل ممكن است پيوسته با حظور پراكسيداز درون سلولي در ديواره سلولي باشد. تجمع AOS مطرح مي‌كند خطري كه به سبب زيان‌هاي متداول اكسيداتيو را وقتيكه گياهان شرايط محيطي سخت را تحمل مي كنند يا محدوديت متابوليك دارندبراي اينكه سيستم آنتي اكسيداني به نسبت زياد مي تواند توليد AOS را تغيير دهد.

كلروزيس يك علامت مشترك از استرس‌هاي محيطي افراطي در گياهان است. خراب شدن پيگمان فتوسنتزي ممكن است نتيجه خساراتي هك از فتواكسيداتيو وارد مي‌شود باشدكه بوسيله اكسيدانهاي قوي همانند اكسيژن منفرد ايجاد مي‌شود احتمال بيشتر آن است كه تغيير در حجم پيگمان بوسيله كنترل ردوكس‌ها از طريق به رمز در اوردن بيان ژن يا تركيب كننده كمپلكس پروتئين – پيگمان در غشا تيلاكوئيد است.

 

استرس اكسيداتيو و فتوسنتز:
فتوسنتز و تنفس نوري بطور داتي مقداري سوپر اكسيد و يا H2O2 بعنوان متابوليك واسطه اي توليد مي كنند. در كلروپلاست سوپر اكسيد را H2O2 تبديل مي‌شود كه اين عمل بوسيله عمل سوپر اكسيدديسموتاز SOD آنجام ميگيرد و H2O2 سريعا بوسيله عمل اسكوربات پراكسيداز از APX تخريب مي‌شود. كلروفيل در حالت برانگيخته سه تايي تواناييان را دارد كه انرژي را مستقيم به اكسيژن حالت پپايدار در اطراف خود انتقال دهد كه حالت اكسيژن منفرد واكنش‌پذير شكل مي گيرد.

اكسيژن منفرد مي تواند بوسيله پيگمان كاروتنوئيدي خاموش شود كه خط اول دفاع عليه اكسيژن منفرد بوده و از تشكيل اكسيژن فعال دوري مي‌شود. تنظيم موثر از انرژي قاب استفاده فتوسنتز از تشكيل اكسيژن فعال جلوگيري مي‌كند نتيجه تنظيم فتوسنتز به حداقل رساندن توليد زياد واكنش‌هاي مركزي فتوسنتز است كه احتمال احيا O2 بوسيله پذيرنده الكترون فتوسيستم دو كاهش مي‌دهد و كلروفيل سه تايي بشكل مي گيرد به همين نحو كنترل جريان الكترون بين

فتوسيستم يك و فتوسيستم دو و بوسيله پتانسيل پروتون / الكتروشيميايي انتقال غشايي يا عمل مختلف و تنظيم حالت احيا جايگاه پذيرنده فتوسيستم يك مانع احيا زياد مي‌شود و حداقل سوپر اكسيد تشكيل مي‌شود. حذف سريع سوپر اكسيد و H2O2 مانع تشكيل توليد راديكال O2 منفرد و راديكال OHo مي‌شود. در صورتيكه راديكالهاي هيدروكسيل به نسبت زياد در فتوسيستم دو جاندار Englena gracilics شكل مي‌گيرد. كلروپلاست‌هاي اسفناج فقط به طور ذاتي مقداري از اين راديكالها را توليد مي كنند در صورتي كه آنتي اكسيدانهاي درون زا اسيب ديده باشند. راديكال‌

هاي هيدروكسيل بوسيله برهم كنش سوپر اكسيدها و H2O2 بويژه در حضور انتقال (تغيير‌) مواد يوني تشكيل مي شوند