ROS (REACTIVE OXYGEN SPECIES) VÀ HIỆN TƯỢNG AUTOPHAGY ở THỰC vật VÀ TẢO

ROS (REACTIVE OXYGEN SPECIES) VÀ HIỆN TƯỢNG AUTOPHAGY Ở THỰC VẬT VÀ TẢO HVTH: NGÔ THỊ NGỌC HƯƠNG GVHD: PGS.TS BÙI TRANG VIỆT Câu 1:  Trong hấp thu ánh sáng, diệp lục tố trạng thái (trạng thái có lượng thấp nhất) hấp thu photon (hv) và chuyển thành trạng thái kích hoạt (trạng thái lượng cao hơn) Sự phân phối electron phân tử kích hoạt khác so với phân tử trạng thái  Sự hấp thu ánh sáng làm kích hoạt diệp lục tố tới trạng thái lượng cao ánh thu ánh sáng đỏ (photo có lượng cao bước sóng ngắn hơn) Ở trạng thái kích hoạt cao hơn, diệp lục tố không bền, nhanh chóng tỏa nhiệt xung quanh, và vào trạng thái kích hoạt thấp Trạng thái kích hoạt thấp tồn vòng vài nano-giây, và diệp lục tố trạng thái này có bốn đường phóng thích lượng kích hoạt để trở lại trạng thái nền: - Tỏa nhiệt, không phát huỳnh quang - Phát huỳnh quang cùng với tỏa nhiệt (huỳnh quang vùng đỏ phổ, có bước sóng dài với bước sóng hấp thu) - Chuyển lượng - Tham gia vào phản ứng quang hóa Câu 2:  Năng lượng ánh sáng mức dẫn tới sản xuất dạng độc superoxide, singlet oxygen và peroxide gây hư hại máy quang hợp Thực vật tiến hóa số chế điều hòa dòng lượng hệ thống sắc tố ăng-ten, loại bỏ kích hoạt mức trung tâm phản ứng, đảm bảo cho hai quang hệ hoạt động bình thường  Một cách tổng quát, điều hòa thu photon, bảo vệ và sửa chữa quang tác hại sáng (photon) mức (kích hoạt mức) thực hiện nhiều mức độ:  Hàng phòng thủ 1: Dập tắt (làm dịu, quenching) tỏa nhiệt  Hàng phòng thủ 2: Hoạt động hệ thống quét dọn Nếu hàng phòng thủ không mạnh, quang sản phẩm độc hại xuất hiện, diệp lục tố dạng triplet (3Cl* ), superoxide (O2-), singlet oxygen (1O2*), hydrogen peroxide (H2O2) và gốc hydroxyl ( OH) Các hệ thống quét dọn, carotenoid, superoxide dismuatase và ascorbate, có vai trò loại trừ quang sản phẩm độc hại, có phản ứng mạnh kể  Hàng phòng thủ 3: Tổng hợp protein D1 Nếu hàng phòng thủ thất bại, quang sản phẩm gây hư hại protein đặc biệt trung tâm phản ứng PSII, gọi là protein D1, dẫn đến hiện tượng quang ức chế  tổng hợp protein D1 để trì hoạt động PSII) Câu 3:  Enzymatic mechanism  CAT (catalase)  APX (ascorbate peroxidase)  SOD (superoxide dismutase)  Và số chất khác  Non-enzymatic mechanism  AA (ascorbic acid)  GSH (glutathione)  CARs (carotenoids)  Flavonoids  Và số chất khác  Autophagy:  Microautophagy  Macroautophagy  Chaperone-mediated autophagy (chỉ có động vật) Câu 4:  Autophagy:  Là chế bảo vệ chủ yếu để phân cắt phân tử bị oxi hóa, và có chức để loại bỏ bào quan hình thành ROS thông qua túi vận chuyển gọi là autophagosome đưa đến lysosome/không bào  Cho phép tế bào tái chế từ đại phân tử để cung cấp nguồn nguyên liệu cần thiết giúp tế bào đáp ứng tạm thời với điều kiện bất lợi (stress dinh dưỡng, stress oxi hóa ) Câu 5: Cơ chế hình thành Autophagy:  Trong Autophagy, bào quan hư hỏng, protein hay lượng nhỏ cytosol cô lập túi có màng đôi  Nguồn gốc màng cô lập này chưa biết rõ, từ mạng nội chất, màng ngoài ti thể hay màng plasma  Khi chuyển tới lysosome, màng ngoài thể tự thực bào dung hợp với lysosome, màng cùng với nội dung thể autophagy bị phân hủy enzyme lysosome và tiền chất monomer trả lại cho cytosol (Điều đặc biệt ở sự dung hợp chỉ bán dung hợp đối với màng ngoài, chứ không dung hợp hoàn toàn) Câu 6: Ảnh hưởng ROS tế bào: - - - - Nồng độ ROS mức Basal (cơ bản): mức độ chất chống oxi hóa thành lập  hình thành nên cán cân ROS/các chất chống oxi hóa  thực vật sinh trưởng và phát triển bình thường Nồng độ ROS mức Low (thấp): cảm ứng tạo chất chống oxi hóa  cán cân ROS/các chất chống oxi hóa trì  tồn thực vật đảm bảo Nồng độ ROS mức Medium (trung bình): dần chất chống oxi hóa  cán cân ROS/các chất chống oxi hóa bị lệch  cảm ứng Program Cell Death (sự chết theo chương trình tế bào)  tạo stress oxi hóa Nồng độ ROS mức High (cao): chất chống oxi hóa hoàn toàn tác dụng  cán cân bị lệch  cấu trúc tế bào bị hư hại  tế bào sụp đổ và chết Câu 7: Các dạng ROS (Reactive Oxygen Species): (in đậm là dạng thường thấy bào quan thực vật) • • Dạng gốc tự ngang) o O2.o OH o RO2 o RO o HO2 Dạng o o o o (Radical) (Chú ý là dấu chấm là dấu gạch Superoxide (là dạng nhận thêm electron) Hydroxyl Peroxyl Alkoxyl Hydroperoxyl gốc tự (Non-radical) (Chú ý là dấu gạch ngang) H2O2 Hydrogen peroxide HOClHypochlorous acid O3 Ozone O2 Singlet oxygen (là dạng nhận thêm lượng kích hoạt) o ONOOPeroxynitrite Câu 8: Tác hại ROS: Có nhiều yếu tố stress phi sinh học (abiotic stresses) dẫn đến việc tạo dạng oxi hoạt tính cao (ROS) cách dư thừa thực vật dẫn đến hư hại protein, lipid, carbhydrate và DNA  kết hiện tượng “stress oxy hóa (oxidative stress)” Quan trọng là hoạt động gốc tự chuỗi acid béo lipid màng tế bào, đặc biệt là màng ty thể (trực tiếp tiếp xúc với anion superoxide tạo trình hô hấp tế bào)  Mức độ ROS tế bào thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố: - cường độ ánh sáng mạnh - Stress dinh dưỡng - Stress màng lưới nội chất (ER stress) - Sự lây nhiễm yếu tố gây bệnh - Và yếu tố khác Câu 9: Stress oxi hóa gì? Stress oxi hóa (oxidase stress) là kết hình thành gốc tự vượt mức kiểm soát hệ thống chống oxi hóa thể  Các gốc tự công phân tử lipid, protein, acid nucleic tế bào dẫn đến tổn thương cục và kết cuối cùng là gây hoạt động bất thường quan  ... Nồng độ ROS mức High (cao): chất chống oxi hóa hoàn toàn tác dụng  cán cân bị lệch  cấu trúc tế bào bị hư hại  tế bào sụp đổ và chết Câu 7: Các dạng ROS (Reactive Oxygen Species): ... dismutase)  Và số chất khác  Non-enzymatic mechanism  AA (ascorbic acid)  GSH (glutathione)  CARs (carotenoids)  Flavonoids  Và số chất khác  Autophagy:  Microautophagy  Macroautophagy... độ ROS mức Low (thấp): cảm ứng tạo chất chống oxi hóa  cán cân ROS/ các chất chống oxi hóa trì  tồn thực vật đảm bảo Nồng độ ROS mức Medium (trung bình): dần chất chống oxi hóa  cán cân ROS/ các