Reactive Oxygen Species：Signaling Between Hierarchical Levels In Plants
作者：Franz-Josef Schmitt， Suleyman I. Allakhverdiev
出版：Scrivener Publishing LLC
索书号：Q942.5/R281/2017/Y
ISBN： 978-1-119-18488-1
藏书地点：武大外教中心
活性氧（reactive oxygen species ， ROS）是体内一类氧的单电子还原产物，是电子在未能传递到末端氧化酶之前漏出呼吸链并消耗大约2 %的氧生成的，包括氧的一电子还原产物超氧阴离子（O2·-）、二电子还原产物过氧化氢（H2O2）、三电子还原产物羟基自由基（·OH）以及一氧化氮等。概括地说， 活性氧是指机体内或者自然环境中由氧组成， 含氧并且性质活泼的物质的总称：主要有一种激发态的氧分子， 即一重态氧分子或称单线态氧分子（O2）;3 种含氧的自由基， 即超氧阴离子自由基（O-2 ）、羟自由基（·OH）和氢过氧自由基（HO2）;2 种过氧化物， 即过氧化氢（H2O2）和过氧化脂质（ROOH）以及一种含氮的氧化物（NO）等。这些物质化学反应活性强、存在寿命短， 如O2 的平均寿命为2μs、·OH 自由基200 μs、O-2 自由基5s。正是由于它们寿命短、反应活性高， 到目前为止除了H2O2 以外，其它活性氧的测定仍然是一项国际性难题， 还没有特别专一有效的方法。一般情况下采用的分析方法可大体有化学反应法、捕捉法和直接测定法。
活性氧在光合作用生物的氧化降解和信号转导中发挥不同的作用。《活性氧：植物层次间的信号传递》一书于2017年由Scrivener Publishing LLC出版，作者是Franz-Josef Schmitt， Suleyman I. Allakhverdiev。本书共分为6个章节，介绍了光物质相互作用、光物理和光合作用的基本原理，阐明了复杂的信号网络。针对活性氧在原核蓝藻以及植物叶绿体到核基因组的胁迫信号转导通路中的形成和监测，提出了相应的反应方案。
第一章从Hermann Haken的协同原理开始，研究ROS的作用，以解释在光驱动的化学反应中出现的突发性现象。速率方程用来描述光合作用中的能量传递过程，填充能量库的非线性现象，以及能够控制宏观动力学的驱动力。第二章阐述了光合作用中光反应从光吸收到以能量丰富的化合物形式储存自由吉布斯能的基本原理。支持光能量传导的角色不同的过程，一方面解释非光催化淬火，另一方面阐明与特别关注的背景下，一个高度调整系统在进化过程中其本地环境开发了作为能量转换的先进结构。速率方程不仅用于理解光学跃迁、激发能和电子转移过程以及化学反应，而且更广泛地用于描述复杂网络中的信息处理。在第三章和第四章中，介绍了活性氧的信使作用，包括活性氧的形成、衰变、监测以及活性氧（主要是HO、O-）在氧化胁迫下的氧化降解和信号转导中的功能作用。这些章节的重点是ROS信号的现象和机制。针对原核蓝藻和叶绿体中活性氧的生成和监测以及活性氧参与胁迫信号转导途径，提出了相应的反应方案植物的核基因组。研究表明，氧化还原调节系统、丝裂原活化蛋白激酶级联和转录因子网络在植物细胞中ROS依赖的信号系统及其时空形态和寿命中起着关键作用。
近年来，由于用于ROS检测和控制生成的现代显微镜、遗传和化学技术有了显著的改进，人们对ROS复杂相互作用模式的认识也显著增加。在原核蓝藻以及植物叶绿体到核基因组中，为ROS的形成和监测及其参与胁迫信号转导途径提供了反应方案。研究表明，氧化还原调节系统、丝裂原活化蛋白激酶级联和转录因子网络在植物细胞中ROS依赖的信号系统及其时空形态和寿命中起着关键作用。速率方程被用来解释在光驱动反应中激发能量和电子转移的动力学。光合作用中的能量传递过程和随后的化学反应是非线性耦合的。它们填满能量储层，并驱动能够控制宏观动力学的力量。光合作用生物体（作为所有生物体）代表了高度适应的系统，在其当地环境的进化过程中发展出先进的能量转换结构。作为对环境约束的持续适应，进化的基本原则是基于作为基本理论的状态转换和作为一个化学反应伙伴的ROS的例子而推导出来的，ROS有助于选择和突变。它将表明，环境结构主要允许遗传多样性作为有效适应的先决条件，而突变在这方面的意义不大。最后，提出了如何使用所提出的概念来描述社会、政治和经济中的其他生物原理和多尺度等级系统。
因此，ROS被理解为自下而上的信使，是植物中自上而下通信的目标。氧化还原调节系统、丝裂原活化蛋白激酶级联和转录因子网络在植物细胞中ROS依赖的信号系统及其时空形态和寿命中起着关键作用。
总的说来，《活性氧：植物层次间的信号传递》一书阐明了化学环境在引入遗传多样性作为有效适应的先决条件方面所起的作用。此外，本书提出了如何使用所提出的概念来描述社会、政治和经济中的其他生物原理和多尺度等级系统。本书作为大学和研究机构图书馆、以及在该领域工作的个人研究团体和科学家的宝贵参考资料，不仅对光生物物理学家、生物化学家和植物生理学家有帮助，对物理学家和生物学家群体也有帮助。最重要的是，它将为全世界的本科生、研究生和研究生提供前沿的观点。作为分子生物学专业研究读物，是一本值得推荐的专业书籍。
本书目录：
摘要
前言1
前言2
前言
1多维度分级流程
1.1耦合系统，层级和涌现
1.2协同学原理
1.3速率方程的公理动机
1.4光合作用的速率方程
1.5自顶向下和自底向上信令
2光物理学、光生物学和光合作用
2.1光诱导状态动力学
2.1.1光诱导的跃迁概率和速率方程。
2.1.2光的吸收和发射
2.1.3弛豫过程和荧光动力学衰变关联光谱（DAS）
2.2耦合系统的速率方程与激发态动力学
2.2.1耦合颜料中衰变相关光谱的模拟
2.2.2激发态
2.2.3 Förster共振能量转移（FRET）
2.3光收集，能量和电荷转移和光合作用的主要过程
2.4光合系统中的触须复合物
2.4.1高等植物PSⅱ捕光复合体（LHCII）
2.4.2紫色细菌的LH1和LH2
2.4.3绿硫细菌的Fenna-Matthews-Olson （FMO）络合物
2.4.4蓝藻藻胆体
2.4.5白扁桃触须结构及核心复合物
2.5荧光发射作为监测PS II功能的工具
2.6用速率方程模拟的蓝藻激发能量转移和电子转移步骤
2.7用速率方程模拟高等植物的激发能和电子转移
2.8植物和蓝藻的非光化学猝灭
2.9植物的层次结构
3活性氧（ROS）的形成及功能作用
3.1活性氧的产生、衰变和有害作用
3.1.1三重交互直接生成
3.1.2三连互作直接生成
3.1.3 H2O2以及其他像HO反应物的形成
3.1.4 HO自由基
3.2 ROS的监控
3.2.1外生的ROS传感器
3.2.2自旋陷阱
3.2.3基因编码ROS传感器
3.2.4电化学生物传感器
3.3 ROS的信号转导作用
4.1蓝藻中超氧化物和过氧化氢的信号转导
4.2单线态氧和过氧化氢在真核细胞和植物中的信号转导
4.3 ROS和细胞氧化还原的控制与核基因表达的相互作用
4.4 ROS为自顶向下和自底向上的信使
4.4.1化学计量和能量的考虑和熵的作用
4.4.2耦合颜料系综中的熵
4.5 H2O2，信号链和（非线性）网络中的第二信使和信号分子
4.6 ROS-Wave和猎物-捕食者模型
4.7非线性系统中ROS耦合的开放性问题
5 ROS在进化中的作用
5.1生态球的大爆炸
5.2复杂的模式源于简单的规则，但只有有用的模式才是稳定的
5.3遗传多样性和选择压力是进化的驱动力
6展望：层次系统的控制与社会、政治和经济领域的反馈
参考书目
附录
索引
邹娟 武大生科院 博士研究生