血紅素,Hemoglobin,豆科,根瘤

豆科血紅素(Leghemoglobin)-下

豆科血紅素(Leghemoglobin)-下
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

請參閱豆科血紅素(Leghemoglobin)-上

在根瘤中進行的固氮作用的反應式如下:

由上式可見固氮作用需要消耗能量(ATP),而此反應式需要固氮酵素(nitrogenase)的催化。固氮酵素對氧氣極為敏感,很容易被氧氣破壞而失去活性。於是,固氮作用需要氧氣產生能量,和固氮酵素需要避開氧氣方能催化反應,兩者之間似乎產生矛盾。

這兩難的問題由豆科血紅素解決了!根瘤中的豆科血紅素,其血基質和氧氣的高親和力,攜帶大量氧氣供細胞行呼吸作用,製造大量ATP,使固氮作用順利進行。同時血基質和氧氣結合,也可以降低根瘤內的游離氧氣濃度,以避免固氮酵素受氧氣的抑制。因此在豆科植物根瘤中,豆科血紅素負起了輸送和調節氧氣濃度的雙重功能。

豆科血紅素 -上

豆科血紅素 (Leghemoglobin)-上
國立苗栗高級中學生物科郭美貞老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

提到血紅素(hemoglobins),大部分的人都知道這是讓人體血液呈現紅色的一種色素,它具有攜帶氧氣的功能,滿足人體細胞對於氧氣的需求。越來越多的科學研究顯示,不僅是脊椎動物具有血紅素,在整個生物界,就連植物,都具有這種含有鐵的球蛋白。在豆科植物的根部,常會看到一顆顆稱為根瘤(legume nodules)的構造,把根瘤剖開接觸到空氣後,它就會呈現紅色(圖一)。這神奇的顏色轉變,就是跟血紅素有關,這種只存在豆科植物根瘤中的血紅素,稱為豆科血紅素(leghemoglobin)。