水草的彩绘者——花青素（上）

2012-12-11 17:17:40

本帖最后由小清纯于 2012-12-11 17:20 编辑

一、水草的彩绘者

在点缀水族缸的一片诗意中，功劳最大的应该算是水草各式各样而又多彩多姿的顏色了。然而在这些鲜艳美丽的顏色背后，却都隐藏了生物界某种神秘而又复杂的构造，值得我们细细的去思考探索。

在色彩缤纷的水草世界中，最令我们心怡的便是类似「红蝴蝶」这种广为人知的红色水草。可是我们是否曾想过为什么红蝴蝶能展现出这么美丽的色彩？答案是：它体内色素相互作用的结果。这些色素的主要成分，分别是叶绿素、类胡萝卜素及花青素等，特别是存在于表皮细胞之液泡内的花青素，是决定最终美丽的色彩表现，所以称它为水草的彩绘者。那水草为什么要在它表皮组织合成花青素？以及花青素对其生理的功用和影响又是什么？这些问题我们将做一系列分析与探讨。

二、花青素的合成

花青素属於酚类化合物中的类黄酮的一种，类黄酮则为水溶性色素，存在於细胞的液泡中，易受细胞内化学环境所影响，酸度、温度及其他在液泡中的新陈代谢，都会使其分子结构改变，造成顏色的变化，而能产生粉红色、红色、紫色及蓝色的顏色。

花青素的合成是在细胞质中进行的，等合成之后再转至液泡中。由花青素生物合成途径而来的色素分子，会因为所参与的酵素种类不同，而产生各类型的花青素及其衍生物，进而在水草体表现出多变的姿色。

在生化及分子生物学家的研究下，已经证实花青素系经由苯基丙酸路径和类黄酮生合成途径生成，由许多酵素调控催化。这部分的专业领域非常复杂，暂且不说，不过至少要了解花青素基本上都是配糖体产物，没有经过糖化作用无法形成稳定的色素。因此，如果在细胞质中累积的糖类不足，花青素的合成通常是会受到抑制的。

花青素合成酶的种类狠多，这些酶的制造由很多基因共同控制，并依中间产物及最终产物的合成途径而定。从已经被发现的酶中，皆证实属於光依赖性的酵素。这说明没有光照，会间接影响花青素的形成。太阳光中的紫外线（UV-B）对花青素合成酶的生成具有促进作用，因此对花青素的形成有很大的影响。尤其许多花青素合成的第一个关键酶(key enzyme)---苯丙胺酸脱胺酶是受光敏色素和UV-B调控的，若没有紫外线照射，这些花青素根本无法形成。

三、花青素的功能

花青素的合成是一种十分复杂过程，除非有重要的功能，否则植物是不可能如此劳神费力地来制造的。首先，花青素是目前已知对抗紫外线最有效的抗氧化物质，植物生产花青素可用来对抗紫外线的伤害，这是为什么植物要在它表皮组织合成花青素的主要原因。例如，某些水草的叶色，在含有紫外线的照明灯照射下，可以由绿转红，主要原因是花青素大量合成，以及叶绿素部分分解之故。

植物在进行光合作用的过程中，经常会面临自由基和活性氧的威胁，虽然植物本身也有自已一套对付此种威胁的防卫系统，例如，植物细胞中有一系列酶和酚色素能消除自由基和活性氧，但有时候仍不足以抵挡自由基或活性氧的攻击。此时，花青素就可立即发挥作用，能对细胞膜和DNA等发挥全面的保护作用。

花青素在植物的花瓣、苞片、果实及种子上，能表现出鲜艳的色彩，以诱使昆虫及动物帮忙授粉及散播种子。另外，科学家也发现，有些花青素参与荷尔蒙的合成，以及促进花粉活力等生理功能等。

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