Abstract
Iron is an essential element for all photosynthetic organisms. The biological use of this transition metal is as an enzyme cofactor, predominantly in electron transfer and catalysis. The main forms of iron cofactor are, in order of decreasing abundance, iron-sulfur clusters, heme, and di-iron or mononuclear iron, with a wide functional range. In plants and algae, iron-sulfur cluster assembly pathways of bacterial origin are localized in the mitochondria and plastids, where there is a high demand for these cofactors. A third iron-sulfur cluster assembly pathway is present in the cytosol that depends on the mitochondria but not on plastid assembly proteins. The biosynthesis of heme takes place mainly in the plastids. The importance of iron-sulfur cofactors beyond photosynthesis and respiration has become evident with recent discoveries of novel iron-sulfur proteins involved in epigenetics and DNA metabolism. In addition, increased understanding of intracellular iron trafficking is opening up research into how iron is distributed between iron cofactor assembly pathways and how this distribution is regulated
چکیده
آهن عنصری ضروری برای تمامی موجودات فتوسنتز کننده است. استفاده ی بیولوژیکی از این فلز واسطه به عنوان کوفاکتور آنزیم عمدتا در انتقال الکترون و کاتالیز گرهاست. فرم های اصلی کوفاکتور آهن به منظور کاهش فراوانی، مجموعه های آهن- گوگرد، هِم، و دی آهن یا آهن تک هسته ای با عملکردی وسیع می باشد. در گیاهان و جلبک ها، مجموعه ی آهن – گوگرد مسیرهایی با منشا باکتریایی را راه اندازی می کند که در میتوکندری و پلاستید ها مستقر شده اند، جایی که بالاترین تقاضا برای این کو فاکتورها است. سومین مسیر تشکیل مجموعه ی آهن- گوگرد در سیتوزول است که به میتوکندری بستگی دارد اما به تشکیل پروتئین های پلاستید بستگی ندارد. بیوسنتز هم اغلب در پلاستید ها اتفاق می افتد. با کشف های اخیر پروتئین های آهن-گوگرد جدید که با متابولیسم DNA و اپی ژنتیک سر و کار دارند مشخص شده که اهمیت کوفاکتورهای آهن- گوگرد بیشتر از بکارگیری در فتوسنتز و تنفس است. علاوه بر این، افزایش درک از حرکات آهن داخل سلولی، تحقیقات جدید را به سمت چگونگی توزیع آهن بین مسیرهای تشکیل کوفاکتور آهن و چگونگی تنظیم این توزیع سوق داده است.
1-مقدمه
مقدار آهن (Fe) معمولا در غذاهای گیاهی بین 0.3 میلی گرم در 100 گرم (در غدد نشاسته ای) تا 3 میلی گرم در 100 گرم (برای کلم بروکلی و نخود فرنگی) است و این می تواند تا 11 میلی گرم در 100 گرم (برای عدس خشک ) نیز باشد. بنابراین سبزیجات می توانند یک منبع مهمی از Fe خوراکی باشند. مقدار Fe موجود در گیاهان 5-100 برابر بیشتر از هر فلز واسطه ی دیگر برای زندگی گیاهی است مانند مولیبدنوم، منگنز، کبالت، نیکل و مس. با این حال استخراج Fe از محیط زیست بسیار دشوار است چون به شکل غیر قابل حل در فرم اکسید شده اش است. به علاوه، به عنوان یک عنصر فعال- اکسایش احیا، Fe بطور بالقوه ای سمی است و بنابراین نیاز است که غلظت داخل سلولی آن بشدت کنترل شود...