Malat dehidrogenaz (MDH), aspir (Carthamus tinctorius L.) bitkisinde karbon metabolizmasının merkezi enzimlerinden biridir. Bu enzim, malat ↔ oksaloasetat dönüşümünü katalizleyerek enerji metabolizması (TCA döngüsü), NADH/NAD⁺ dengesi ve stres yanıtları üzerinde önemli rol oynar.
Hem mitokondri, sitoplazma hem de kloroplast izoformları bulunur ve bu sayede metabolik ağlar arasında enerji ve karbon alışverişini düzenler.
Kimyasal Özellikleri ve Reaksiyonu
Özellik
Açıklama
Tam adı
Malat dehidrogenaz (MDH; EC 1.1.1.37)
Yerleşim yeri
Mitokondri, sitozol, kloroplast
Reaksiyon Denklemi
Malat + NAD⁺ ⇌ Oksaloasetat + NADH + H⁺
Cofaktör
NAD⁺ (bazı izoformlarda NADP⁺)
Optimum pH
7.4 – 8.0
Aspir Bitkisinde MDH’nin Fizyolojik Rolleri
Süreç / Görev
MDH’nin Rolü
Açıklama
TCA Döngüsü (Enerji Üretimi)
Malat → Oksaloasetat dönüşümünü sağlar
Enerji (ATP) üretimi için substrat sağlar.
Fotosentez ve Karbon Döngüsü
Kloroplast MDH CO₂ sabitlemesini destekler
Işığa bağlı reaksiyonlarda redoks dengelemesi yapar.
Stres Toleransı
NADH/NAD⁺ oranını dengeler
Kuraklık ve tuzlulukta oksidatif dengeyi korur.
Lipid Sentezi (Tohum Dönemi)
Karbon taşıyıcısı olarak görev yapar
Tohum dolgunluğu ve yağ asidi sentezi için enerji sağlar.
Fotorespirasyon Kontrolü
Oksaloasetat dönüşümlerini düzenler
Karbon kaybını azaltır, verimi korur.
Aspirde MDH Aktivitesini Etkileyen Faktörler
Işık Şiddeti: Fotosentetik MDH aktivitesi yüksek ışıkta artar.
Sıcaklık: 25–35 °C arasında optimum çalışır; 40 °C üzerinde enzim kararsız hale gelir.
Azot ve Magnezyum Beslenmesi: Eksiklik, MDH sentezini düşürür.
Stres Faktörleri (Kuraklık, Tuz, Düşük O₂): Hücredeki NADH/NAD⁺ oranını değiştirerek aktiviteyi modüle eder.
MDH ve PEPC Arasındaki Metabolik Bağlantı
Özellik
PEPC
MDH
Ana Görev
CO₂ fiksasyonu
Redoks dönüşümü
Üretilen Madde
Oksaloasetat
NADH + Oksaloasetat
Rolü
Karbon yakalama
Enerji ve redoks dengeleme
Etkileşim
PEPC ürünü oksaloasetat, MDH tarafından malata çevrilir
Malat daha sonra enerji döngüsüne girer
Aspirde MDH Aktivitesini Artıran Uygulamalar
Mg, Fe ve NAD⁺ destekleyici yaprak gübreleri
Brassinosteroid (BRs) ve Jasmonat (JA) uygulamaları – antioksidan enzimlerle sinerjik etki oluşturur.
Biyostimülant karışımları (aminasit + mikro element) – MDH gen ekspresyonunu artırır.
Ilıman sıcaklık ve yeterli CO₂ ortamı – fotosentetik verimi optimize eder.
