防渗透剂

防渗透剂，是小的有机分子，具有中性电荷，在高浓度时毒性低，可作为渗透压剂并帮助生物体抵抗极端的渗透压。防渗透剂可以分为三种化学类别：甜菜碱及其相关分子、糖和多元醇以及氨基酸。这些分子在细胞中积累并平衡细胞周围环境和细胞质之间的渗透差异。在植物中，它们的积累可以增加干旱等胁迫下的存活率。在极端情况下，例如在轮虫类中，节肢动物、盐水虾和线虫，这些分子可以允许细胞生存被完全干燥并让他们进入假死称为状态隐生。

通过调节特定的转录因子和转运蛋白，可响应环境条件（例如渗透压和温度）来调节细胞内渗透保护剂的浓度。已经显示它们通过冻融循环和在较高温度下维持酶活性而发挥保护作用。目前认为它们通过促进从水合蛋白质表面上的水层的优先排阻来稳定蛋白质结构而起作用。这有利于天然构象并取代了否则会引起错误折叠的无机盐。

相容性溶质在农业中具有功能性作用。在干旱或高盐度等高胁迫条件下，自然产生或吸收渗透保护剂的植物显示出更高的成活率。通过诱导这些分子在自然不存在的农作物中的表达或摄取，可以生长的面积增加。有记录的增加生长的原因是对有毒活性氧（ROS）的调节。在高盐度下，光系统刺激了ROS的产生植物的。防渗透剂可以防止光系统与盐的相互作用，从而减少ROS的产生。由于这些原因，导致在作物中产生渗透保护剂的生物合成途径的引入是当前的研究领域，但是大量诱导表达目前在该研究领域中构成障碍。

渗透防护剂对于维持土壤中主要细菌种群也很重要。表层土壤的干燥导致盐分增加。在这些情况下，土壤微生物将这些分子在细胞质中的浓度增加到摩尔范围，从而使其持续存在直至条件得到批准。在极端情况下，渗透防护剂可使细胞进入隐生物。在这种状态下，胞质溶胶和渗透保护剂变为玻璃状固体，有助于稳定蛋白质和细胞膜免受干燥作用的破坏。

另外，渗透保护剂提供了一种响应环境渗透压而调节基因表达的方法。已显示即使在低浓度下也存在相容性溶质会影响基因表达。它们的效果的范围从诱导生产更相容性溶质对调节涉及感染组分，如磷脂酶用C绿脓杆菌。