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硝酸還原酶是一種催化硝酸離子還原為亞硝酸離子的酶,它位于細胞質(zhì)內(nèi)或細胞膜外,在硝酸鹽還原的途徑中具有限速的作用,靠NADH或NADPH提供電子催化反應(yīng)。當(dāng)有硝酸鹽存在土壤的時候,會通過硝酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白運輸?shù)街参锔毎校谶@里植物體內(nèi)的硝酸鹽被還原成亞硝酸鹽。亞硝酸鹽會進入到根部的葉綠體中,在6-鐵氧還蛋白的幫助下,亞硝酸會被進一步還原成銨NH+4。隨后,ATP給它提供能量補給,谷氨酰胺合成酶將谷氨酸和NH+4轉(zhuǎn)換為谷氨酰胺,最終參與到氨基酸的合成。當(dāng)植物細胞中的NH+4濃度較高的時候,NADH提供電子,NH+4還可以由存在葉綠體和線粒體中的谷氨酸脫氫酶還原為谷氨酸。
植物體內(nèi)的硝酸鹽在硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的作用下,通過代謝途徑轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽,再轉(zhuǎn)化為銨,最后被用于蛋白質(zhì)的合成。土壤中硝酸鹽含量過高時,植物體內(nèi)的硝酸還原酶和亞硝酸還原酶不發(fā)揮作用,從而導(dǎo)致硝酸鹽和亞硝酸鹽的積累。亞硝酸鹽是在葉片褐變和莖形成過程中產(chǎn)生的。檢測硝酸還原酶,常用的方法是比色法,當(dāng)然也有更多、更高靈敏度的檢測方案。
檢測原理:NO3-+NADH+H=NO2-+NAD+H2O,在反應(yīng)的過程中,產(chǎn)生的NO2-從植物組織內(nèi)滲透到外界溶液中積累,測定反應(yīng)溶液中的NO2-含量的增加,就可以測定酶活。NO2-含量的測定,是用氨基苯磺酸比色法。亞硝酸在酸性的條件下,可以和氨基苯磺酸及α-萘胺生成紅色的化合物。這種紅色的化合物,顏色在2-3小時內(nèi)是比較穩(wěn)定的,可以通過分光光度計測定其含量。
在檢測的過程中,標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作顯得比較重要。吸取不同濃度的NaNO2溶液,這個就是標(biāo)準(zhǔn)品濃度是已知的,經(jīng)過梯度稀釋后,加入對氨基苯磺酸試劑和α-萘胺試劑,混合均勻,靜置20分鐘,在分光光度計的520nm的波長處進行分別測定,有必要的話,可以做重復(fù)。讀取對應(yīng)濃度NaNO2的吸光度值,以吸光度值為縱坐標(biāo),以濃度為橫坐標(biāo),制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。
最后,對植物樣品進行適當(dāng)?shù)奶幚?,并按對?biāo)準(zhǔn)品檢測同樣的方法檢測,吸光度值是可以讀取出來的??梢远鄿y幾次,求取平均值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線,可以計算出樣品中亞硝酸鹽的含量。計算酶活的話,以每小時每克新鮮的植物產(chǎn)生NO2-的克數(shù)來表示。