从菠菜叶绿体分离纯化Fd-NADP还原酶

叶绿体光合电子传递链光系统I(PSI)还原端的成员,包括非血红铁硫蛋白Ferredoxin(Fd)和Fd—NADP~+还原酶。此酶是一种水溶性的黄素蛋白,它调节光还原的Fd到NADP~+之间的电子传递,暗中催化Fd和 NADP~+的可逆氧化还原,故又称作Fd—NADP~+氧化还原酶,它又有转氢作用,通过此酶可还原 NAD,FMN,FAD,吲哚染料等。还原酶和 Fd,NADP~+有强亲和力,Fd和 NADP~+以1:1的比例与还原酶形成复合物。还原酶的分子量为40000,含1FAD/分子蛋白,是一电子或二电子受体。     

从二溴百里香醌的抑制效应分析融合膜电子传递的途径

甲基紫精(MV)系统中,在对类囊体膜的光合磷酸化(PSP)活力近于完全抑制的二溴百里香醌(DBMIB)浓度下,由类囊体残缺膜与线粒体嵴膜组成的融合膜PSP活力不仅不被抑制,反而受到不同程度的促进。在铁氰化钾(FeCy)系统中,DBMIB对类囊体膜的PSP活力不能完全抑制,同样浓度的DBMIB对融合膜的PSP活力有抑制效应。检测了不同膜在不同系统中,光下耗氧、放氧、FeCy还原和融合效应的关系等,论证了融合膜中电子传递的途径。     

紫云英根瘤菌109菌株的氢氧化电子传递链

H_2还原减去O_2氧化的差示光谱显示424,522,552,560,603nm峰,鱼腾酮(反竞争性抑制),DBMIB,HQNO,抗霉素A,氰化钠和叠氮化钠(非竞争性抑制)明显抑制吸氢活性,表明细胞色素c,b和a分别参与氢氧化的电子传递。以Dixon作图来确定抑制剂在电子传递链中结合位点数目,鱼腾酮和DBMIB为单位点结合,HQNO和氰化物为双位点结合,HQNO所引起的部份抑制,可使对氰化钠敏感的结合位点消逝。鱼腾酮与HQNO同时存在时,其叠加或累积抑制效果表明,两种类型的细胞色素b参与氢氧化的电子传递,由H_2到O_2的电子传递于细胞色素b处分叉,对氰化物抑制敏感性也有所不同。     

质体醌库和细胞色素b6f参与调控蓝细菌 Synechocystis sp. PCC 6803的状态转换

用调制叶绿素荧光研究了对苯醌(1,4-benzoquinone,BQ)和二溴百里香醌(2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-1,4-benzoquinone,DBMIB)对蓝细菌Synechocystissp.PCC6803状态转换的作用。BQ和DBMIB是质体醌(PQ)的类似物,两者均可充当PQ的电子受体。其中,DBMIB能够和细胞色素b6f的Qo位点特异结合。在没有作用光的情况下,BQ诱导暗适应的蓝细菌进入状态Ⅰ;相反,DBMIB诱导Syne鄄chocystis6803向状态Ⅱ转换。据此提出,在生理状态下蓝细菌根据PQ库的氧化还原状态调节状态转换;细胞色素b6f参与此调控过程。     

铁氧还素(Fd)和Fd-NADP~+还原酶的抗体血清对光合电子传递的影响

非血红铁硫蛋白Fd和含黄素蛋白Fd-NADP~+还原酶,都是光合电子传递链上的电子递体,它们催化NADP~+光还原形成NADPH,为非循环光合电子传递。我们近来的研究结果证明:DCMU(3-(3,4-二氯苯)-1,1-二甲脲)在 Fd-NADP~+还原酶的部位     

弱有机碱对光合磷酸化的影响

类囊体内部介质可被弱有机碱如吡啶、苯胺、咪唑缓冲,致使[H_(in)~ ] 减少,ΛpH幅度降低,光合磷酸化(PSP)反应被抑制,对苯二胺(p—PD)降低ΛpH,但显著促进PSP反应、在MV或PMS系统中均有此现象;在 MV DBMIB;MV DCMU或PMS DBMIB系统中,p—PDH_2重建ΛpH并恢复PSP反应活力。从p—PD(H_2)既具有弱有机碱性质,又可作为电子供体、氢递体,代替QH_2或PQH_2调节电子传递起转移质子的两种作用,解释了p—PD对ΛpH的抑制,却又促进PSP反应的现象。讨论了PSP反应对[H_(in)~ ],ΛpH幅度大小的依赖关系。     

2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物在叶绿体电子传递链上的抑制位置

利用人工电子供、受体和已知的专一性抑制剂,研究了2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物(HOQNO)在菠菜叶绿体光合电子传递链上的抑制部位。通过光系统Ⅰ的还原态DCPIP或TMPD的光氧化反应,受KCN强烈抑制,却不受HOQNO的影响。通过光系统Ⅱ,以氧化态PD或TMPD作脂溶性人工受体时,电子传递受HOQNO强烈抑制,但对DBMIB不敏感。二价汞化合物的光还原对DCMU敏感,而不受HOQNO抑制。综合上述结果,初步确定HOQNO在光合电子传递链上的一个抑制部位,是靠近PSII的还原端,在DCMU抑制点与质醌之间。     

2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物在叶绿体电子传递链上的抑制位置

利用人工电子供、受体和已知的专一性抑制剂,研究了2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物(HOQNO)在菠菜叶绿体光合电子传递链上的抑制部位。通过光系统Ⅰ的还原态DCPIP 或TMPD 的光氧化反应,受KCN 强烈抑制,却不受HOQNO 的影响。通过光系统Ⅱ,以氧化态PD 或TMPD 作脂溶性人工受体时,电子传递受HOQNO 强烈抑制,但对DBMIB 不敏感。二价汞化合物的光还原对DCMU 敏感,而不受HOQNO 抑制。综合上述结果,初步确定HOQNO 在光合电子传递链上的一个抑制部位,是靠近PSII 的还原端,在DCMU 抑制点与质醌之间。     

光系统I (PSI)的结构与功能研究进展

光系统Ⅰ(PSⅠ)是整合于光合膜上的由多个蛋白亚基组成的色素蛋白复合物,它在光合电子传递链中催化电子从PC经过一系列电子传递体到Fd的传递。近20年特别是近几年来,有关光合作用PSⅠ结构与功能的研究取得了显著的进展,获得了很多具有重要意义的结果。本文综合介绍了近年来在PSⅠ的蛋白亚基组成及其特性、PSⅠ介导的3种电子传递过程、PSⅠ特有的外周捕光色素蛋白复合物系统(LHCⅠ)以及最新的有关PSⅠ 4*!分辨率的三维晶体结构生物学研究的进展情况,并对未来的研究进行了展望。     

光系统Ⅰ（ＰＳⅠ）的结构与功能研究进展

光系统Ⅰ(PSⅠ)是整合于光合膜上的由多个蛋白亚基组成的色素蛋白复合物,它在光合电子传递链中催化电子从PC经过一系列电子传递体到Fd的传递.近20年特别是近几年来,有关光合作用PSⅠ结构与功能的研究取得了显著的进展,获得了很多具有重要意义的结果.本文综合介绍了近年来在PSⅠ的蛋白亚基组成及其特性、PSⅠ介导的3种电子传递过程、PSⅠ特有的外周捕光色素蛋白复合物系统(LHCⅠ)以及最新的有关PSⅠ4?分辨率的三维晶体结构生物学研究的进展情况,并对未来的研究进行了展望.     

高等植物铁氧还蛋白的结构与功能

该文介绍了高等植物中铁氧还蛋白（Fd）的结构,铁氧还蛋白与铁氧还蛋白：NADP^＋氧化还原酶（FNR）的相互作用,氧化还原电势和电子传递活性;阐述了铁氧还蛋白结构与功能的关系。     

短日照对休眠诱导期油桃花芽两条电子传递途径的调控

以油桃品种“曙光”为试材,采用呼吸抑制剂法研究了短日照处理下花芽在休眠诱导期两条电子传递途径的发生和运行情况.结果表明:花芽总呼吸速率(Vt)和细胞色素电子传递途径呼吸速率(ρ'Vcyt)均呈双峰曲线变化,短日照可同步诱导两者的一次峰前移、二次峰后延,抑制ρ’Vcyt,但对Vt无显著影响.交替途径容量(Valt)和实际运行活性(ρValt)亦呈双峰曲线,两者基本同步变化,短日照可以显著诱导Valt和ρValt的前期高峰期提前,提高Valt和ρValt,对后期高峰期无明显作用.细胞色素电子传递途径呼吸速率下降和交替途径呼吸速率上升是油桃花芽休眠诱导期的重要特点.从两条电子传递途径的呼吸速率对总呼吸速率的贡献率来看,细胞色素电子传递途径仍是主要电子传递途径,交替途径起辅助与分流作用.     

光氧化条件下碳代谢中间产物与光合电子传递对PSⅡ光化学活性的调节作用

在MV和强光的光氧化条件下研究外加光合碳代谢中间产物、光呼吸C2酸和光合电子传递抑制剂等对菠菜叶绿体PSⅡ光化学活性的调节作用。结果表明,光氧化条件下外加“RuBP再生系统”和乙醇酸钠可提高qP和Φpsu,而R5P、DHAP和HCO3^-可提高qN,显示其对光氧化下叶绿体PSⅡ活性有一定程度的保护作用。其他外加化合物3-PGA、3-GAP、HPMS、DCMU、DBMIB、Ant A、短杆菌肽D等则对以叶绿素荧光参数表示的光化学活性和氧电极测定的全链电子传递速率表现抑制效应。据此认为在叶绿体水平上阻断或改变光合电子流的流向,更改光合碳还原和光呼吸代谢物浓度,皆可直接或间接影响光氧化下PSⅡ的光化学活性,其作用因不同化合物而异。     

菠菜铁氧还素(Ferredoxin)的制备

Davenport和Hill于1952年首先发现铁氧述素(简称Fd),当时他们称它为正铁血红蛋白还原因子(Methemoglobinreduction factor)。菠菜Fd含有97个氨基酸残基,分子量为13000(有的报导为12000)。每分子Fd含有两个铁原子和两个硫原子;铁与胱氨酸     

高等植物铁氧还蛋白-NADP~+氧化还原酶研究进展

高等植物叶绿体定位的铁氧还蛋白-NADP+氧化还原酶(LFNR)负责催化光合线性电子传递的最后一步反应,催化电子由还原态的铁氧还蛋白(Fd)传递给NADP+。LFNR分布在叶绿体的3个不同的组分中,即叶绿体基质中、类囊体膜上和叶绿体内膜上。最近的研究表明,大多数膜定位的LFNR并非光合作用所必需的,叶绿体基质中的LFNR足以维持光合作用的正常进行。叶绿体中的两个蛋白——Tic62和TROL作为LFNR的锚定蛋白,可以与LFNR在类囊体膜上形成高分子量的蛋白复合体。Tic62-LFNR复合体主要负责在夜间保护LFNR的活性,但它不直接在光合作用中起作用。然而,TROL-LFNR复合体对植物的光合作用有一定的影响。本文将概述植物LFNR的最新研究进展。     

阴道毛滴虫铁氧还蛋白基因的原核表达

目的在原核细胞中表达阴道毛滴虫铁氧还蛋白(ferredoxin,Fd)基因。方法构建阴道毛滴虫Fd基因的原核表达重组质粒pUC19-Fd,转化大肠埃希菌JM109感受态细胞中,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导蛋白质表达。结果经十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和免疫印迹(Western blot)分析,重组质粒在大肠埃希菌中表达出Fd。结论在大肠埃希菌中表达出了Fd。     

质体醌在两个光系统激发能分配中的功能

用非极性有机溶剂正己烷抽提菠菜类囊体膜,Mg~(2 )调节激发能在两个光系统间的分配效率降低:向抽提过的类囊体膜加入人工合成的PQ类似物PQ_2,有部分恢复Mg~(2 )对能量分配的调节作用,但对类囊体膜表面静电性质不产生影响.向非抽提的类囊体膜加入二溴百里香醌(DBMIB),一种抑制PQ氧化的抑制剂,同样发现DBMIB抑制Mg~(2 )调节激发能分配的效率,但对类囊体膜表面静电性质也不发生影响.以上实验结果表明,PQ对Mg~(2 )诱导激发能在两个光系统间的分配具有调节作用.这种调节作用不依赖于类囊体膜的表面电荷变化,而与PQ的氧化还原状态密切相关.     

产甲烷分离物中Clostridium spp.与Methanosarcina barkeri潜在的种间直接电子传递

【目的】革兰氏阴性菌Geobacter metallireducens可以与乙酸型产甲烷菌Methanosaeta harundinacea或Methanosarcina barkeri通过种间直接电子传递(DIET)还原CO2产甲烷。本实验室前期的研究发现Methanosarcina mazei和Geobacteraceae在铁还原富集培养中形成团聚体,可能存在直接电子传递。然而,革兰氏阳性菌(如Clostridium spp.)与产甲烷菌是否存在种间直接电子传递尚不明确。【方法】采用Hungate厌氧滚管法,以乙醇为唯一电子供体从铁还原富集培养体系中获得产甲烷分离物(S6)。通过T-RFLP及克隆文库分析群落多样性,结合循环伏安法等电化学方法研究产甲烷分离物的电活性。【结果】Clostridium spp.(与C.tunisiense相似性最高)和M.barkeri分别在S6细菌和古菌群落中占优势。S6与G.metallireducens共培养后铁还原和产甲烷能力未明显增加,Clostridium spp.可能与G.metallireducens类似,将电子直接传递给产甲烷菌M.barkeri产甲烷。此外,电化学检测发现,在用透析袋包裹电极阻碍微生物与电极表面通过直接接触形成生物膜的条件下,电流密度显著降低,并且循环伏安扫描无明显氧化还原峰。【结论】产甲烷分离物S6中存在直接电子传递途径。本工作提出在产甲烷分离物中占优势的革兰氏阳性菌Clostridium spp.和M.barkeri之间可能存在种间直接电子传递。     

气体交换与荧光同步测量估算植物光合电子流的分配

光合电子流分配是植物光合控制的一个重要环节。然而,传统电子流分配的计算方法存在诸多问题尚未引起人们的注意,如:(1)低估了光呼吸每释放一个CO2分子所消耗的电子数;(2)混淆了相对电子传递速率和绝对电子传递速率;(3)忽略了除碳同化和光呼吸外的其他电子流分配途径;(4)难以准确获取光下暗呼吸速率值,从而导致碳同化电子流(JC)及光呼吸速率(Rp)的不准确估算等。以小麦和大豆气体交换与荧光同步测量数据为例,结果表明大豆电子传递速率与碳同化两者对光强的响应一致性较好,同时达到最大值;而小麦的一致性相对较差,说明电子传递速率和碳同化并非完全一致,推测认为有可能与作物对同化产物输出的模式不同有关。通过光呼吸速率换算出的电子流(12×Rp)与实际测量电子流(ΔJO)之间存在较大的差异;另外,传统方法估算出的光呼吸速率(估算值)与光呼吸测量值之间也存在较大差异,分析认为这主要是由于绝对光合速率与相对电子传递速率之间差异造成。     

微生物种间直接电子传递机理及应用研究进展

微生物胞内产生的电子转移到其他电子受体而获得能量的过程称为微生物胞外电子传递,其中,另一微生物作为电子受体时发生的电子传递称为微生物种间电子传递。根据微生物种间电子传递机制,可分间接种间电子传递和种间直接电子传递。由于种间直接电子传递不需要其他物质介导,因此较间接种间电子传递效率更高、能量利用更高。本文系统阐述了微生物进行胞外电子传递的机理及应用,重点分析了种间直接电子传递机理,并概述种间直接电子传递应用领域,为寻找更多电连接的微生物群落以及应用微生物提供参考。