5.3 硫的营养功能在线视频

同学们好

钙、镁、硫

都是植物所必需的中微量营养元素

对作物产量和品质形成有重要作用

本节我们来讲解硫元素

硫是植物生长所需要的第四大营养元素

植物体内含硫量一般为

0.1%到0.5%

其含量的多少

受植物种类、

品种、

器官和生育时期的影响

通常十字花科的植物需要的硫最多

豆科百合科植物次之

禾本科植物较少

硫在开花前集中在叶片中

成熟时叶片中的硫逐渐减少

并向其他器官转移

所以说硫是一个移动性比较强的元素

在植物体内有两种形态的硫

一种是无机硫酸盐

一种是有机硫化物

无机硫酸盐主要储存在液泡中

有机含硫的化合物主要有三种

含硫氨基酸的形式存在

也就是胱氨酸

半胱氨酸

蛋氨酸以及一些其他的含硫化合物

例如谷胱甘肽

硫胺素

生物素

芥子油等

存在于植物的各器官中

植物硫素营养正常时

含硫氨基酸

可占到植物含硫量的90%

尤其是三种含硫的氨基酸

它是组成蛋白质的重要成分

自然界中硫是以多种形式存在

植物主要从根系当中吸收的是硫酸根

叶片通过气孔也可以吸收二氧化硫

根系对硫酸根的吸收是主动跨膜的

质子-硫酸根共运输的过程

在根毛、根表皮等细胞膜上

存在高亲和力的硫转运蛋白

是硫转运蛋白1;1

和硫转运蛋白1;2

相对而言

硫转运蛋白1;2

在根中的表达量比较高

在硫酸根的吸收过程中

发挥着主导作用

但是在严重缺硫的情况下

1;1也大量表达并发挥重要的作用

植物吸收硫酸根后和硝酸根一样

要先经过几步还原过程才能同化

形成含硫的氨基酸

植物对硫酸根的还原过程大部分

是在叶绿体中进行的

主要包括三个步骤

首先是要活化硫酸根

再将硫酸根还原成二硫键

再将二硫键合成半胱氨酸

具体的过程简单描述一下

首先是硫酸根的活化过程

在ATP-硫酸化酶的催化作用下

硫酸根结合ATP形成磷硫腺苷

再形成磷酸化磷酸腺苷

简称为PAPS

PAPS进入硫酸脂或者葡萄糖

芥苷的合成过程

第二步是硫酸根

还原成二硫键的过程

植物体内硫酸根还原成二硫键化合物

是一种通过载体进行催化的过程

利用APS作为底物

通过APS

硫基转移酶将硫基

从APS转移到还原态的

含硫化合物当中

形成硫代磺酸盐

再将硫代磺酸盐中的硫

通过硫代磺酸盐还原酶

在铁氧化还原蛋白的参与下

将其还原成硫代硫化物

最后二硫键的化合物

还原态的硫化物再合成半胱氨酸

形成了半胱氨酸和乙酸

半胱氨酸是同化硫酸盐还原过程中

第一个稳定的产物

是所有其他含还原态硫的有机化合物

合成的基础，也是其他的生化合成途径

比如形成乙烯的前体

下面我们来了解一下硫的

具体的营养功能

首先是合成蛋白质过程中非常重要

是桥接反应的基础

硫是半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸的组分

因此也是蛋白质不可缺少的成分

在多肽链中

两种含巯基的氨基酸

可以形成二硫化合物

两个毗邻的半胱氨酸残基间形成二硫键

二硫键对蛋白质的三级结构非常重要

正是由于二硫键的形成

才使蛋白质真正的具有酶蛋白的功能

才使蛋白质真正的具有酶蛋白的功能

在蛋白质脱水的过程中

分子中的硫氢基数量减少

二硫化合物数量增加

这一变化与蛋白质的凝聚和变性

密切相关

硫也是很多酶的成分

比如丙酮酸脱氢酶

磷酸甘油醛脱氢酶

苹果酸脱氢酶等等都含有巯基

它们能够参与植物的呼吸作用

与碳水化合物、

脂肪和氮素代谢都有密切的关系

硫的另外一个作用就是

能够参与氧化还原反应

胱氨酸、

半胱氨酸和谷胱甘肽氧化还原系统

是植物体内非常重要的氧化还原系统

硫氧还蛋白能够还原肽链间

和肽链中的二硫键

使许多酶和叶绿体耦联因子活化

硫氧还蛋白还有两个紧密结合

在肽链中的还原态的半胱氨酸巯基

巯基是蛋白质二硫键还原的

氢的供体 硫氧还蛋白

在光合作用的电子传递和叶绿体中

酶的激活方面有着重要的作用

铁氧还蛋白也是一种重要的含硫蛋白

它的结合形式和在许多代谢中的功能图

铁氧还蛋白

它的特点是

在生物化合物中还原性最强

它的氧化形式

因为接受叶绿素光合作用中

释放的电子而被还原

还原态的铁氧化蛋白既能在光合作用的

暗反应中参与二氧化碳的还原

也能在硫酸盐还原成氮气的还原和

谷氨酸的合成中起重要的作用

硫的第三个作用是合成生物活性物质

促进植物代谢

对人体健康有着非常重要的作用

硫存在于多种生物活性物质当中

例如硫铵素又叫维生素B1

生物素

硫胺素

焦磷酸

辅酶A

乙酰辅酶A等等

它能够促进植物的新陈代谢

硫是许多挥发性的物质

如异硫氰酸盐和亚砜的组成成分

这些成分

我们吃洋葱

大蒜

大葱的时候

这些植物具有特殊的气味

我们以硫代葡萄糖苷

又简称硫苷芥子油苷为例

它是一类含有氮、硫的重要的植物

次生代谢产物，是一种重要的

生物活性物质

十字花科的植物

例如花椰菜

大白菜

橄榄、萝卜等等

都是硫代葡萄糖苷的重要来源

所以同学们平时在食堂里要多吃一些

这样的蔬菜

已经分离得到的化合物

有二百多种

它们在抗癌、植物防御和风味方面

都有着非常重要的作用

硫苷一般贮存在植物的液泡当中

而硫代葡萄糖苷酶

位于特定的蛋白体中

在正常的情况下

两者在空间上是分离的，相对稳定

当植物组织受到机械损伤

或者昆虫叮咬时

细胞的代谢区域就被破坏

硫苷和芥子酶就相遇而发生水解反应

就会生成异硫氰酸盐

硫氰酸酯和腈类等降解产物

能够激活参与致癌物解毒的过程

因此

我们可以根据作物的营养特征

提高人体健康

本节思考题

硫作为风味物质元素的重要性