假根羽藻外周天线色素分子间能量传递

假根羽藻外周天线捕光色素蛋白复合物(L ight-harvesting Comp lex II,LHC II)在不同聚集态的情况下,它所包含色素分子间的能量传递是不同的。采用荧光发射光谱和激发光谱技术对不同聚集态(单体、三聚体和寡聚体)的LHC II进行研究,发现三聚体中色素分子间的能量传递效率比较高,单体要小一些。520 nm激发下,类胡萝卜素分子向叶绿素a分子的能量传递效率:三聚体约为64%、单体约为56%;650 nm激发下,叶绿素b分子向叶绿素a分子的能量传递效率:三聚体约为89%、单体约为78%。寡聚体的能量传递要复杂些,从光谱分析出它包含两种不同吸收光谱特性的叶绿素b分子,吸收峰分别为480 nm和468 nm,其中蓝区吸收峰为480 nm的叶绿素b分子向发射685 nm荧光的叶绿素a分子的能量传递效率要小于75%。     

假根羽藻主要捕光叶绿素a/b-蛋白复合体的特性

应用阴离子交换和凝胶过滤层析技术,从假根羽藻(Bryopsis corticulans Setch.)类囊体膜中直接分离、纯化获得了主要叶绿素a/b-蛋白复合体(LHCⅡ).经蔗糖密度梯度超速离心获得了该色素蛋白复合体的单体和三聚体.反相液相色谱的色素分析结果显示,假根羽藻LHCⅡ的色素组成含有叶绿素a、叶绿素b、新黄质、紫黄质和管藻素等.其单体的电子跃迁能谱与三聚体的相似.园二色光谱分析显示,在LHCⅡ脱辅基蛋白质上分别存在着很强的叶绿素a偶极子之间和叶绿素b偶极子之间的分子内相互作用,然而这些偶极子之间的分子间的相互作用在三聚体中得到明显增强.在能量传递方面,LHCⅡ单体有着与三聚体相似的从叶绿素b到叶绿素a以及从管藻素到叶绿素a的高效传能能力.实验结果表明,假根羽藻中LHCⅡ单体具有像三聚体那样可以高效发挥吸能和传能生理功能的色素组成形式.因此,这些单体可能是假根羽藻类囊体膜上具有功能作用的LHCⅡ的结构形式.     

假根羽藻主要捕光叶绿素a/b-蛋白复合体的特性(英文)

应用阴离子交换和凝胶过滤层析技术,从假根羽藻(Bryopsis corticulans Setch. )类囊体膜中直接分离、纯化获得了主要叶绿素a/b-蛋白复合体(LHCⅡ)。经蔗糖密度梯度超速离心获得了该色素蛋白复合体的单体和三聚体。反相液相色谱的色素分析结果显示,假根羽藻LHCⅡ的色素组成含有叶绿素a、叶绿素b、新黄质、紫黄质和管藻素等。其单体的电子跃迁能谱与三聚体的相似。园二色光谱分析显示,在LHCⅡ脱辅基蛋白质上分别存在着很强的叶绿素a偶极子之间和叶绿素b偶极子之间的分子内相互作用,然而这些偶极子之间的分子间的相互作用在三聚体中得到明显增强。在能量传递方面,LHCⅡ单体有着与三聚体相似的从叶绿素b到叶绿素a以及从管藻素到叶绿素a的高效传能能力。实验结果表明,假根羽藻中LHCⅡ单体具有像三聚体那样可以高效发挥吸能和传能生理功能的色素组成形式。因此,这些单体可能是假根羽藻类囊体膜上具有功能作用的LHCⅡ的结构形式。     

管藻目绿藻刺松藻LHCII复合物的分离

采用TritoX-100增溶刺松藻类囊体膜,经初离心,蔗糖密度梯度离心和Mg^2 聚集作用后再离心,纯化到一种只含有分子质量为28000u脱辅基蛋白的LHCⅡ复合物,证实此种多肽为同时结合有Chla、Chlb和管藻黄素及管藻素的色素蛋白复合物,Chla/b=0.91。吸收和荧光光谱显示分离物中各种色素之间保持着良好的能量传递关系。其中管藻黄素及管藻素吸收的光能可直接传递给Chla,而无需Chlb作为中介。     

捕光天线LHCⅡ的膜脂组成及PG在LHCⅡ 聚集中的作用

用去垢剂增溶及高速离心的方法,从菠菜类囊体膜中提取并纯化了光系统Ⅱ的捕光天线LHCⅡ异质三聚体。分析其膜脂组成和脂肪酸含量,发现其中磷脂酰甘油（PG）的含量特别高,是PSⅡ的两倍,而PG中含高达31.1%的反式十六碳一烯酸,采用特异作用于十六碳一烯酸链的磷脂酶A2（PLA2）消化PG和体外回加PG重组的方法证明,PLA2消化PG会引起LHCⅡ三聚体解聚为单体,使叶绿素b(Chlb）的吸收峰（475nm,655nm）和荧光激发峰（480nm）下降非常明显,而回加PG重组后,部分LHCⅡ单体又可重新聚集成三聚体。以上实验结果证明,PG及其反式十六碳一烯酸不仅在LHCⅡ三聚体的形成中具重要作用,而且还影响色素色子在LHCⅡ三聚体中的结合状态以及叶绿素b到叶绿素α的正常能量传递。     

镉离子对菠菜叶绿体色素蛋白质复合物及激发能分配的影响

Cd~(2+)使叶绿体低温(77K)荧光发射光谱中 F686/F736及 F696/F736和激发光谱中F480/F436比值降低,说明 Cd~(2+)不利于激发能向 PSⅡ传递。SDS-PAGE 分析表明,Cd(2+)处理后叶绿体类囊体膜中光系统Ⅱ捕光叶绿素蛋白质复合物 LHCⅡ的部分寡聚体解聚成单体,且 LHCⅡ的总量也减少了。分析表明 Cd~(2+)使属于 LHCⅡ的多肽减少。已知LHCⅡ在光能吸收、传递以及激发能在两个光系统间的分配和调节方面起着重要作用,Cd~(2+)引起部分 LHCⅡ解聚和总量减少,必然导致由 LHCⅡ捕获和向光系统Ⅱ中心传递的能量减少。     

从假根羽藻类囊体膜直接分离纯化主要捕光叶绿素a/b蛋白复合体

应用液相色谱层析技术从海生绿藻,即假根羽藻(Bryopsis corticulans Setch.)的类囊体膜直接分离纯化获得了主要捕光叶绿素a/b蛋白质复合体(LHCⅡ).类囊体膜提取物经3％n-Octyl-b-D-glucopyranoside去垢剂处理后,其中的LHCⅡ蛋白质获得与Q型阴离子交换层析柱的特异亲和力,因此LHCⅡ从类囊体膜中被高选择性分离出来.经过蔗糖密度梯度离心,获得了LHCⅡ单体、三聚体和聚集体.多肽组分的SDS-PAGE分析证明纯化获得的LHCⅡ单体、三聚体和寡聚体具有很高的纯度.该LHCⅡ制备物的吸收光谱也说明了其结构的完整性.首次提出了通过少数简单步骤从类囊体膜直接分离、纯化LHCⅡ是可以实现的.     

海洋管藻目绿藻刺松藻光系统Ⅰ复合物的分离

采用Triton X-100蔗糖密度梯度离心法,从管藻目绿藻刺松藻中分离到三种不同形式的光系统Ⅰ（PSⅠ）复合物.区带Ⅲ富含PSⅠ核心复合物（CCⅠ）,叶绿素（Chl）a/b＞20,在温和的聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）中只显示一条PSⅠ中心复合物CPⅠ条带.区带Ⅳ和Ⅴ在436和674 nm、467和650 nm以及540 nm的吸收表明,含有Chl a、b及管藻黄素和管藻素,Chl a/b比值分别为3.23和2.4.经PAGE检测,有CPⅠ和CPⅠa两种PSⅠ色素蛋白复合物带,因此区带Ⅳ和Ⅴ是由CCⅠ和含量不等的捕光复合物LHCⅠ构成的PSⅠ颗粒.区带Ⅲ只有66和56 ku两种核心多肽;区带Ⅳ和Ⅴ除了66、56 ku多肽以外,还有4种分子质量为25,26,26.2和27.5 ku的LHCⅠ多肽.室温荧光光谱显示,分离物中的各种光合色素之间保持着良好的能量传递关系,由Chl b及管藻黄素和管藻素吸收的能量都可以传递给Chl a.     

菠菜类囊体LHC的叶绿素-蛋白中的叶绿素排列和方向的研究

用蔗糖梯度离心的方法,从胰蛋白酶处理叶绿体和对照叶绿体膜分离LHC。比较研究了它们的吸收光谱、荧光光谱、圆二色光谱和荧光偏振度的变化。观测到消化叶绿体LHC的吸收光谱除位于652nm的肩消失外,其它特征性吸收均无明显改变,荧光发射峰位和在670nm的C.D.信号峰位与对照相比发生偏移,叶绿素b和吸收≤670 Nm叶绿素a的荧光偏振度降低。结果说明含叶绿素b的蛋白和短波长叶绿素a的蛋白位于类囊体膜的外侧,胰蛋白酶消化引起LHC的构型改变,从而使色素与色素、色素与蛋白的相互关系及叶绿素分子排列和方向发生改变。讨论了LHC上蛋白构型、叶绿素分子机构和叶绿素分子间能量传递的相互关系。提出了蛋白质在色素能量传递过程中的作用。     

管藻目绿藻刺松藻LHCII复合物的分离

采用TritonX 10 0增溶刺松藻类囊体膜 ,经初离心、蔗糖密度梯度离心和Mg2 聚集作用后再离心 ,纯化到一种只含有分子质量为 2 80 0 0u脱辅基蛋白的LHCII复合物。证实此种多肽为同时结合有Chla、Chlb和管藻黄素及管藻素的色素蛋白复合物 ,Chla/b =0 .91。吸收和荧光光谱显示分离物中各种色素之间保持着良好的能量传递关系 ,其中管藻黄素及管藻素吸收的光能可直接传递给Chla ,而无需Chlb作为中介     

抽薹期叶绿素缺乏油菜突变体类囊体膜的研究

以抽薹期野生型油菜和黄化突变体叶片为材料,分析了叶片和类囊体膜的不合色素组成、色素与蛋白相对含量;比较了类囊体膜光谱特性（室温吸收光谱、荧光光谱和圆二色谱）;用温和电泳、ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分析了类囊体色素蛋白和多肽组成。结果显示：与野生型相比,突变体叶片的蛋白质含量不变,而Ｃhaa和Ｃhlb的含量均减少;突变体类囊体膜的Ｃhla/Chlb比值较高,Ｃhl/蛋白质比值较低,ＬＨＣⅡ色素蛋白复合物的单体和三聚体含量明显减少。突变体的天线系统相对较小、捕光效率较低。     

菠菜和黄瓜光系统Ⅱ捕光叶绿素a／b蛋白质复合体的比较研究

用菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｍｉｌｌ．）和黄瓜（Ｃｕｃｕｍ ｉｓｓａｔｉｖｕｓＬ．）叶片的叶绿体制备出光系统Ⅱ捕光叶绿素ａ／ｂ 蛋白质复合体（ＬＨＣⅡ）,并对这两种ＬＨＣⅡ的聚合状态的Ｃｈｌａ／ｂ 值、光谱特性以及多肽组分进行了比较研究。实验结果表明,菠菜ＬＨＣⅡ的Ｃｈｌａ／ｂ 为１．３３,黄瓜ＬＨＣⅡ的Ｃｈｌａ／ｂ 为１．１７。其光谱特性说明黄瓜的ＬＨＣⅡ更富含Ｃｈｌｂ。它们的多肽组分存在着明显差异,菠菜的ＬＨＣⅡ含有２７ ｋＤ和２５ ｋＤ ２个多肽,而黄瓜的ＬＨＣⅡ只含有２７ ｋＤ １个多肽,这表明２５ ｋＤ多肽含有较少的Ｃｈｌｂ。叶绿素蛋白质复合体的分析结果表明,菠菜ＬＨＣⅡ的单体、二聚体及三聚体均由２个多肽组成;而黄瓜的ＬＨＣⅡ不同聚合状态均由１个多肽组成     

植物光系统Ⅱ捕光过程的超分子结构基础

光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)是位于植物、藻类和蓝细菌等放氧光合生物类囊体膜上的重要超分子复合物,它可通过捕获光能用于激发反应中心的电荷分离并驱动电子传递过程,在常温常压下可将水分子裂解产生氧气和质子.植物光系统Ⅱ的外周存在主要和次要捕光复合物Ⅱ(major and minor light-harvesting complexⅡ,LHCⅡ),它们负责吸收光能并向光系统Ⅱ传递激发能,并且还参与非光化学淬灭和状态转换相关的捕光调节过程.近年来,围绕光系统Ⅱ和LHCⅡ的结构生物学研究取得了一系列重要进展,本文总结了PSⅡ、LHCⅡ和二者共同组成的PSII-LHCII超级复合物的结构生物学研究历程以及最新进展,并对该领域的未来研究方向做出展望.     

褐藻裙带菜色素蛋白复合物的性质*

用去污剂DMG增溶褐藻裙带菜(Undaria pinnatifida)的类囊体膜,通过PAGE分离色素-蛋白复合物并分析其性质,结果表明:CPⅠa和CPⅠ都含有66kDa的多肽,低温荧光发射光谱中有715nm的长波荧光峰,激发光谱测定结果表明CPⅠa是含有墨角藻黄素的叶绿素a/c-蛋白复合物,CPⅠ是只含有叶绿素a的色素-蛋白复合物。CPa含有51、37、34和20kDa四种多肽,低温荧光发射峰位于683nm,激发光谱表明它含有叶绿素a、c和少量墨角藻黄素,是裙带菜的PSⅠ复合物。其余5条为捕光色素-蛋白复合物,它们都是由20kDa的多肽组成,其中LHC₁和LHC₃有相似的光谱特性,是墨角藻黄素-叶绿素a/c-蛋白复合物,LHC₂、LHC₄和LHC₅的光谱特性相似,是叶绿素a/c-蛋白复合物。     

氮素水平对小麦幼苗叶绿体色素蛋白复合体含量的影响

在水培条件下,研究了不同氮素水平对小麦幼苗叶绿体色素、色素蛋白复合体含量及其光谱特征的影响。结果显示:(1)氮素水平较低时PSⅡ捕光色素蛋白复合体LHCⅡ在24~30 kD范围内的蛋白含量降低,不供氮时,色素蛋白复合体含量最低,而高分子量区域的蛋白组分相对较为稳定,说明氮素水平影响PSⅡ的多肽组分,而对PSⅠ多肽组分的影响相对较小。(2)室温吸收光谱分析表明,氮素水平较低时结合态色素的含量及比例发生改变,影响植物对光的吸收能力;荧光激发及发射光谱的峰值均随氮素浓度的升高而升高,说明增加施氮量时,叶绿体类囊体中受激发的色素分子数目增加,荧光强度也随之增大;叶绿体蛋白含量在16.86 mg.L-1氮素浓度时最大。     

R-藻蓝蛋白的分离及其结构表征

本文对传统藻胆蛋白的分离方法进行改进,利用柱层析法直接从新鲜多管藻提取分离出纯的Ｒ－藻蓝蛋白。分别用凝胶柱层析法和电泳法测定了其分子量。结果表明：通常实验条件下：Ｒ－藻蓝蛋白的最稳定聚集态是三聚体,其分子量为１２２．８ＫＤ,它由分子量分别为１８．１ＫＤ（α）和２０．５ＫＤ（β）两个亚基组成,其分子组成为（αβ）３。利用吸收和荧光光谱研究了Ｒ－藻蓝蛋白的光谱性质。Ｒ－ＰＣ的三聚体在可见光范围有两个明显的吸收峰,分别为５４６ｎｍ和６１４ｎｍ,与同系的Ｃ－ＰＣ和ＰＥＣ明显不同,表明各类色团光谱特性在三聚体状态基本不变,说明三聚体内色团间无强相互作用。Ｒ－ＰＣ荧光发射峰位于６４０ｎｍ,与同系的Ｃ－ＰＣ和ＰＥＣ基本一致,说明三聚体保证了高效的能量传递。单体的荧光发射呈现双峰（５６６ｎｍ,６４３ｎｍ）,说明单体内能量传递效率不高。从光谱性质可知,在ＰＣ家族中,Ｒ－ＰＣ具有最高的光能捕获效率     

综述: 植物光系统Ⅱ捕光过程的超分子结构基础

光系统Ⅱ(photosystem Ⅱ,PSⅡ)是位于植物、藻类和蓝细菌等放氧光合生物类囊体膜上的重要超分子复合物,它可通过捕获光能用于激发反应中心的电荷分离并驱动电子传递过程,在常温常压下可将水分子裂解产生氧气和质子．植物光系统Ⅱ的外周存在主要和次要捕光复合物Ⅱ(major and minor light-harvesting complex Ⅱ,LHCⅡ),它们负责吸收光能并向光系统Ⅱ传递激发能,并且还参与非光化学淬灭和状态转换相关的捕光调节过程．近年来,围绕光系统Ⅱ和LHCⅡ的结构生物学研究取得了一系列重要进展,本文总结了PSⅡ、LHCⅡ和二者共同组成的PSII-LHCII超级复合物的结构生物学研究历程以及最新进展,并对该领域的未来研究方向做出展望．     

黄化油菜突变体Cr3529子叶类囊体膜光谱性质研究

以发育10d的黄化油菜突变体为材料,分析了突变体油菜子叶类囊体膜的色素含量、室温吸收光谱、叶绿素荧光发射和激发光谱以及蛋白内源荧光光谱的变化。数据显示：与野生型相比,突变体油菜子叶类囊体膜的光合色素Chl α和Chl b含量均减少．但Chl α／b比值升高;突变体油菜子叶类囊体膜叶绿素捕光能力和受激发能力均下降,且较依赖于Chl α捕光并将光能激发传递给PSⅡ反应中心;突变体油菜子叶类囊体膜的蛋白内源荧光也明显异于野生型。进一步表明突变体油菜子叶类囊体膜蛋白组成发生了改变。     

17个建兰品种光合特性分析

以17个建兰(Cymbidium ensifolium)品种为材料,采用改良的丙酮法提取叶绿素,再通过Arnon丙酮法公式计算光合色素含量,利用捷克FluorCam开放式叶绿素荧光仪测定不同品种的叶绿素荧光参数。结果表明,17个建兰品种的光合色素和叶绿素荧光参数具有不同程度的差异,其中‘铁骨素’(C. ensifolium ‘Tiegusu’)、‘逸红双娇’(C. ensifolium ‘Yihongshuangjiao’)和‘闽南黄蝶’(C. ensifolium ‘Minnanhuangdie’)的光合色素含量高于其他品种,表明这3个品种具有良好的光合效率,吸收光能的能力较强;‘铁骨素’最大荧光产量(Fm)、Kautsky诱导效应最大荧光(Fp)、PS Ⅱ原初光能转化效率(Fv/Fm)和非光化荧光淬灭系数(NPQ)均为最高。综上可知,‘铁骨素’的光合生理特性优于其他品种,可作为优良建兰品种进行种植推广。     

叶绿素缺乏油菜突变体的LHCⅡ多肽组成、蛋白含量与cab基因转录研究

与野生型油菜相比．叶绿素缺乏油菜突变体Cr3529 LHC Ⅱ多肽组成并未发生改变,但其含量却都明显降低。RNA印迹及点杂交结果都显示出Cr3529cab基因的转录增加。这些结果表明：该叶绿素缺乏突变体仅影响LHCI多肽的蛋白含量;并未影响其组成;突变体LHC Ⅱ蛋白量的减少并非cab基因转录降低所致。可见转录水平的调节仅对LHC Ⅱ在类囊体膜上的积累起有限作用;cab核编码基因转录活性的维持和质体信号的产生并不要求有结构完整的叶绿体的存在。