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镁的生理功能(1)

镁是叶绿素的组成成分参与植物体内的光合作用

镁是叶绿体正常结构所必需的,它是叶绿素分子的中心,与叶绿体结合的镁只占10%~20%,而叶绿体中非叶绿素镁比例占到65%~80%。缺镁植物叶绿素含量降低是否是由于合成叶绿素的镁含量不足所致,目前尚未定论。一部分科学家认为缺镁植物叶片叶绿素含量降低不是由于叶绿素分子合成所需的镁不足,而是蛋白质合成受阻所致;近年来的研究则认为,缺镁胁迫下的活性氧伤害是叶绿素含量降低和叶片失绿黄化的主要原因。镁对维持叶绿体结构有重要作用,一旦缺镁,叶绿体结构受到破坏,基粒数下降,被膜损伤,类囊体数目降低。镁离子在低浓度时就可诱导类囊体膜垛叠形成基粒,有利于捕获光能,传递能量。镁离子能调节叶绿体光合系统IIPSII)和光合系统I(PSI)之间激发能的分配,提高PSII与PSI相对荧光产量的比值,促使植物把更多的光能转化为化学能,另外,Mg2+可在分子水平上维持天然色素、反应中心以及某些电子载体在膜上的一定构象和保持它们之间的紧密联系,以保证高效的吸收、传递和转化光能。

在光合磷酸化过程中,ATP合成需要Mg作为二磷酸腺苷(ADP)和酶之间桥接。加入Mg,再加人无机磷可与叶绿体偶联因子1(CF1)和偶联因子0(CFO)结合更牢固。用乙二胺四乙酸(EDTA)鳌合Mg2+后,导致CF1从膜上脱落,从而磷酸化和电子解联。但在叶水势较低时,供应过量镁,向日葵光合作用下降程度较大,可能原因就是低水势下,叶中Mg2+浓度过高,致使类囊体膜周围镁浓度高于5mmol/L,光合磷酸化受抑制。在光合作用的暗反应上,Mg2+主要表现在对 RuBP羧化酶的调控作用,该酶和Mg2+结合增加了对底物CO2,的亲和力及最大反应速率。

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