金霉素促进光合磷酸化机理的再探

在叶绿体经TPCK—trypsin光下修饰后,电子传递加速、磷酸化解联、膜上偶联因子Mg~(2+)—ATP酶活力促进的条件下,用金霉素处理叶绿体,能降低TPCK—trypsin 对磷酸化的解联程度,部分降低膜上Mg~(2+)—ATP酶的激活。在NEM及TPCK—trypsin共同存在时,金霉素处理仍能部分恢复磷酸化活力。进一步证明了金霉素是作用在偶联因子上的γ亚单位或其邻近部位,使之减少能量耗散而提高磷酸化活力.     

光合磷酸化偶联机制研究——Ⅱ.金霉素对光合磷酸化促进作用的研究

用金霉素溶液处理菠菜离体叶绿体,对循环( PMS)和非循环光合磷酸化( FeCy、MV或BQ DBMIB)均可表现出促进作用,表明它对两个能量保存部位都有促进作用。它能提高磷酸化的偶联程度,增加ADP/O及PC比值。在对光合磷酸化有促进作用的情况下,用两阶段光合磷酸化法测定,它对高能态的积累略有增加或影响不大,但它能显著增加叶绿体的延迟发光。它对叶绿体膜上Mg~(2 )-ATP_(ase)及偶联因子Ca~(2 )-ATP_(ase)活力有抑制。金霉素溶液的荧光强度可被加入偶联因子所提高,这些都表明金霉素至少有一个作用部位与偶联因子有关。文中对它能促进光合磷酸化作用的机理进行了讨论。     

叶绿体结构与功能的研究 Ⅰ.叶绿体偶联因子的互换

从菠菜、莴苣、蚕豆和大麦叶绿体提取的偶联因子,可以与同种和不同种植物叶绿体的残缺粒子重组,而部分地恢复其光合磷酸化活力。在蚕豆与菠菜的组合中,两者的偶联因子可以互换。由于所用残缺粒子具有的残余光合磷酸化活力最高只有对照的3.5%,所以外加偶联因子的作用应是直接偶联磷酸化,而不可能是活化剩余偶联因子的作用。在某些组合中,异种偶联因子恢复残缺粒子光合磷酸化活力的程度甚至高于同种的偶联因子,表现增益效应。在蚕豆和菠菜的组合中,这种增益效应是交叉的,因而不可能是由于偶联因子浓度的差异所引起。这个现象的机理尚不清楚。     

光合磷酸化偶联机制研究——Ⅳ.金霉素荧光效应及其在偶联因子上作用部位的研究

对溶液 pH、脂类物质、糖浓度、类囊体膜、膜上偶联因子和可溶性偶联因子以及 Mg~(2 )等对金霉素荧光的影响作了研究。结果指出,金霉素与偶联因子结合的荧光峰在440 nm,金霉素与摘除偶联因子后的类囊体膜片结合的荧光峰在530nm。Mg~(2 )可改变金霉素荧光峰的位置及强度,但偶联因子与金霉素的结合与Mg~(2 )无关。 偶联因子经0℃处理变性和用戊二醛处理使结构固定后,它的ATP酶活力下降,金霉素荧光增强效应几乎消失。 用已知作用部位的化学修饰剂NEM和OPDM以及TNBS处理叶绿体或偶联因子时,光合磷酸化和ATP酶活力下降,但加入金霉素可减少NEM和OPDM对光合磷酸化的抑制程度而对TNBS抑制的光合磷酸化活力影响不大。经NEM和OPDM处理后的偶联因子,对金霉素荧光的增强效应显著下降,而经TNBS处理的偶联因子,对金霉素荧光的增强效应仅略有下降。从上述结果推测,金霉素可能是与偶联因子上的γ亚单位或其邻近的区域结合而影响其功能的。     

叶绿体结构和功能的研究 Ⅱ.光合磷酸化偶联因子的提纯和互换

前报指出高等植物不同品种间偶联因子互换,光合磷酸化活力的恢复比同种重组的高。但所用的偶联因子是粗提物或部分提纯的制备物。因此,用提纯的偶联因子来检定此效应很有必要。本文比较了几种提取纯化偶联因子的方法,发现叶绿体先经氯化钾稀溶液除去杂蛋白质,再用乙二胺四乙酸(EDTA)稀溶液提取,提取物在聚丙烯酰胺凝胶电泳上表现为单带。菠菜的残缺膜片与用此种方法提纯的蚕豆或大麦偶联因子(CF_1)保温时,恢复的磷酸化活力仍比与菠菜提纯的偶联因子重组活力高。所以我们认为,不同品种间互换偶联因子的增益效应是由于偶联因子本身,而非粗提液中所含的其他物质的作用。     

光合磷酸化的研究 Ⅷ.黄化小麦幼苗变綠时光合磷酸化活力的发生

(1)黄化小麦幼苗初变绿时,光合磷酸化活力之发生远较叶绿素的生成为迟。在实验条件下,照光变绿3小时后,才可测得光合磷酸化活力,且其按叶绿素为基础计算的活力随照光变绿时间的增加而增加,至照光变绿7—8小时后,叶绿体上叶绿素含量尚在继续增加,但光合磷酸化活力则趋向恒定。(2)在黄化幼苗变绿初期,测得的循环光合磷酸化ATP形成能力较非循环光合磷酸化ATP形成能力高得多,以后较接近;但将循环光合磷酸化之ATP形成能力与非循环光合磷酸化之放氧能力相比较,则其比例在不同时期相差不大。这说明,在变绿初期非循环光合磷酸化之ATP形成能力特别小的原因,主要是由于当时它的偶联程度特别低,并不是因为它较循环光合磷酸化多牵涉到放氧等步骤,而这些步骤可能发生得较晚所致。以DCPIPH_2作氢供体的氧化光合磷酸化活力的最初增长情况与以Fe(CN)_6~≡作氢受体的非循环光合磷酸化ATP形成能力的增长情况一样,均比以PMS促进的循环光合磷酸化活力增长时间为晚,这结果也有助于证明非循环光合磷酸化ATP形成能力增长较晚的原因与它牵涉到放氧步骤无关。(3)使黄化变绿幼苗光合磷酸化、希尔反应活力达到饱和所需的光强度与绿苗所需的相仿。变绿初期的叶绿体,其光合磷酸化作用有很强的“光强效应”,卽弱光下电子传递速度慢、PSP活力低时,与磷酸化的偶联程度会急剧下降。这现象可能是造成变绿初期测得的非循环光合磷酸化ATP形成能力特别低的原因。(4)黄化幼苗变绿时,同化CO_2能力之发生时间与光合磷酸化活力之发生时间差别不大,但以叶绿素为基础计算,前者的活力较早达到恒定。     

光合磷酸化偶联机制研究——Ⅷ、6-苄氨基嘌呤对光合磷酸化的促进作用

在反应介质pH 7.2条件下,观察到6-BA处理叶绿体后,能促进循环(+PMS)和非循环(+FeCy或MV)的光合磷酸化反应,提高叶绿体的偶联程度,增加P/e_2比值。此促进现象与叶片的生理状态密切有关。在对光合磷酸化有促进作用的情况下,6-BA可改善类囊体的能化状态,增加高能态的积累。对光激活的叶绿体膜上Mg~(2+)-ATP酶和偶联因子热活化的ATP酶活力均表现出促进作用。6-BA的作用部位可能与膜上的偶联因子有关。     

多粘菌素B对光合磷酸化的促进作用

多粘菌素B在低浓度的磷酸盐存在下,抑制光合磷酸化和电子传递,但在较高浓度的磷酸盐存在下,却能促进光合磷酸化和提高P/O值。多粘菌素B在促进光合磷酸化时与无机磷酸之间存在着类似竞争的关系,并显示出能增加叶绿体的毫秒延迟发光和用中性红表示的类囊体膜内外的pH变化,多粘菌素B亦能促进光下的ATP_P_j交换。根据上述实验结果;我们推测多粘菌素B在类囊体膜上可能有两个作用部位,一个在类囊体膜上,另一个在偶联因子(CF_1)的β亚单位上。     

烟草缺绿突变体的质体发育和超微结构

用电子显微镜对烟草白化突变体的叶片细胞进行了观察。发现白化苗和正常绿苗的最大差异表现在叶绿体的结构上,而且这种差异在茎端细胞中就已明显地表现出来。白化细胞中没有发育正常的叶绿体,其质体的结构异常简单,主要含有一些小泡和嗜锇小球。白化苗质体的形态多呈不规则状,并且常常空化。随着叶片年龄的增长,白化质体的内容物逐渐变少,空泡化程度增大。然而,在这种发育不完善的质体中仍然有DNA状纤丝和核糖核蛋白体颗粒存在。说明白化苗质体仍具有基本的遗传和蛋白质合成机构。其发育的阻碍可能来自细胞核基因的突变。     

水稻、小麦花药培养白化苗质体亚显微结构和蛋白质的研究

通过对小麦和水稻花药培养白化苗质体的电镜观察,表明白化苗质体早期发育正常,但没有观察到正常的成熟叶绿体。对白化苗质体的类囊体膜蛋白的分析表明,它缺乏细胞核编码的chla/b AP_2,质体DNA编码的chla AP_2和chla AP_3。质体DNA编码的ATPasc的α、β亚基显示了分子量和含量的变化。色素蛋白质的分析表明在白化苗质体中有两种小分子置的色素蛋白存在。文章还对产生上述结果的原因进行了讨论。     

醋酸酐对叶绿体偶联因子的化学修饰效应

醋酸酐处理叶绿体导致与偶联因子有关的部分反应不可逆的失活,这些反应包括偶联的电子传递、光合磷酸化、膜上腺三磷酶活性、~(32)P?ATP交换和质子吸收。低浓度醋酸酐处理叶绿体,只抑制偶联的电子传递而不影响基础电子传递,表明能量转换的偶联机构对醋酸酐的化学作用更为敏感。膜上偶联因子在合成、水解和交换腺三磷的能力上,均因醋酸酐的作用而减弱。偶联因子中具有这些能力的活性部位可能就是醋酸酐的作用靶子。利用在不同pH的反应介质中测最大反应速度而求出参与酶活性中心的氨基酸pK估计值的方法,认为醋酸酐可能修饰了膜上偶联因子活性部位的氨基残基。     

草甘膦对叶绿体能量转换的影响

除草剂草甘膦抑制植物叶绿体光合磷酸化活力,促进希尔反应活力,表现出明显的解偶联效应。它对叶绿体膜上腺三磷酶(ATPase)活力也起抑制效应,说明ATP合成被抑制不是由ATP酶活力变化所引起。这种解偶联现象主要是因光下质子转移受到抑制,在较低浓度的草甘膦影响下,先抑制质醌转移的质子进入膜内腔,浓度增加到20 mM,对水释放质子也有抑制。所以草甘膦对叶绿体能量转换的影响主要反映在质子转移被抑制,引起磷酸化活力受抑制。     

叶片预照光对光合磷酸化和电子传递偶联效率的促进作用

菠菜叶片经预照光处理后提取的叶绿体,不但光合磷酸化活力增加,而且偶联效率P/O也提高,其提高P/O的作用与多粘菌素的作用不能叠加,叶片预照光可能通过使偶联因子产生漏能减少的变构而提高p/O的。用两阶段光合磷酸化法测得叶片预照光,在促进光合磷酸化时也能促进高能态积累。用CF_1抗体,NEM和五羟黄酮等处理叶绿体的研究表明,叶片预照光引起CF_1的构象变化——γ,亚单位上的SH基内埋而α.β亚单位上的催化中心却更加暴露。活体中的P/O值也许会比一般离体的高。     

豌豆叶绿化期间胞质体的光合偶联因子复合物

叶肉组织在光照绿化期间,有关光合能量转换系统的结构形成和功能发生之间的关系早已为人注意。七十年代末,提出叶绿体偶联因子复合物概念后,这种复合物的分离纯化和亚单位结构功能的研究甚为活跃,但在叶肉组织绿化过程中,这种复合物的亚单位和功能发生之间的情况,尚未见有人报告。我们利用控制光照时间培育了绿苗、黄化绿苗和黄化苗,制备出各自的胞质体,从中分离和部分纯化出它们的偶联因子复合物,比较了它们的异同。一、豌豆叶绿体和黄化叶绿体的光合磷酸化和交换反应活性比较豌豆种籽萌芽后经人工光照(每日光照16小时,黑暗8小时)两天后,进行黑暗处理六天,从这种黄化绿苗提出黄化叶绿体,对照则是正常绿苗所制备的叶绿体。两种胞质体的光     

植物叶绿体片层膜上腺三磷酶的检定

光合磷酸化反应的发现已有二十五年历史,而关于能量转导机制并未完全澄清。近年来对于氧化磷酸化和光合磷酸化的偶联因子(F_I和CF_1)结构和功能研究,使得逐步明确了它们在能量转导中的作用,特别近年Kagawa对线粒体偶联因子复合体的细致解析和重组工作,进一步使人们认识到偶联因子在磷酸化反应中的重要意义。也引起对     

叶绿体结构和功能的研究——Ⅳ、红霉素对叶绿体能量转换的效应

研究了红霉素对叶绿体能量转换的效应,获知:10(-4)M红霉素抑制循环和非循环光合磷酸化,这种抑制是与反应底物ADP非竞争性的。在抑制ATP合成的浓度范围内,红霉素对基础电子传递的速率并无影响,但它抑制因偶联磷酸化而促进的那部分电子传递。红霉素还抑制膜上Mg~(2 )-ATP酶的活性。以上结果表明,红霉素似有光合磷酸化能量传递抑制剂的特点,它的作用部位可能接近膜上CF_2,或ATP酶的催化部位。     

满江红细胞质遗传和变异的初步研究

通过细绿萍（Ａｚｏｌｌａ ｆｉｌｉｃｕｌｏｉｄｅｓ）×小叶萍（Ａ．ｍ ｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ）、细绿萍×墨西哥萍（Ａ．ｍ ｅｘｉｃａｎａ）种间,以及细绿萍×印度萍（Ａ．ｉｍ ｂｒｉｃａｔａ）亚属间正反交杂种Ｆ１ 代叶色变化,揭示杂种一代白化性状是母本细绿萍细胞质遗传的变异。电镜观察发现,白化苗质体结构异常,且淡绿苗组织细胞中含有正常叶绿体和异常质体。推测二者均可能和质体基因变异有关。不同杂交类型苗的白化程度和白化机率存在明显差异,且随着核基因变化呈现规律的变化。据此推测,白化性状也与核基因型密切相关     

氯丁唑和咪唑对叶绿体能量转换反应的效应

比较了氯丁唑和咪唑对叶绿体能量转换各步骤反应的效应,氯丁唑抑制光合基础的和偶联的电子传递,氯化铵可部分解除偶联的电子传递的抑制;咪唑促进基础电子传递。两者均抑制光合磷酸化、9-氨基吖啶荧光猝灭和膜上腺三磷酶活性。氯丁唑抑制质子吸收,促进游离腺三磷酶活;咪唑促进质子吸收,也促进游离腺三磷酶的活性。由此提出,氯丁唑具有能量传递抑制剂的特征,咪唑似解联剂。     

光合磷酸化的研究 Ⅵ.2,6-二氯酚靛酚光还原过程中的偶联磷酸化

1958年,Arnon首先发现在辅酶Ⅱ的光还原过程中,同时有ATP的形成,即所谓偶联光合磷酸化或非循环光合磷酸化。随后又肯定了K_3Fe(CN)_6及苯醌作为希尔氧化剂时的偶联磷酸化。在常用的希尔氧化剂中,DCPIP却是一个例外。大家知道,     

玉米叶绿体atpB基因表达产物的特性及其抗体对CF_1功能的影响

利用大肠杆菌获得玉米叶绿体ａｔｐＢ融合基因及非融合基因的高效表达。从大肠杆菌中部分分离纯化得到的这些ａｔｐＢ基因表达产物都表现出微弱的水解ＡＴＰ的活力。由其中一种融合蛋白β_１制备得到的抗血清对菠菜叶绿休偶联因子的光合磷酸化功能影响不明显,对游离ＣＦ_１的Ｃａ~（２＋）－ＡＴＰ酶活力也无明显影响,但却能明显地促进它的Ｍｇ~（２＋－）ＡＴＰ酶活力。