山莨菪碱对紫膜中菌紫质结构的影响及其与膜脂的关系

本文用吸收光谱和可见圆二色谱研究了不同浓度的山莨菪碱对紫膜中菌紫质结构的影响,并设计了用不同浓度的去垢剂Triton X-100作为脂环境的扰动剂,研究山莨菪碱对菌紫质的影响与膜脂关系的实验.结果表明山莨菪碱不仅影响菌紫质分子本身的构象变化而且扰动了菌紫质分子之间的激子偶联作用.通过吸收差光谱技术表明山莨菪碱对菌紫质结构的影响与膜脂密切相关并指出紫膜中菌紫质的三体结构对膜功能的贡献是不容忽视的.     

温度和pH对嗜盐菌紫膜吸收和圆二色谱的作用

嗜盐菌紫膜可见光区域的圓二色谱由二部分重迭组成,一部分是较宽的正带,它来自细菌视紫红质分子内视黄醛和菌蛋白之间相互作用,另一部分是由对称的正带、负带组成的激子带,它来自膜内相邻细菌视紫红质分子生色团的相互作用。因此,紫膜的圓二色谱可反映膜上蛋白的晶体结构和构象变化,被认为是研究嗜盐菌紫膜结构变化的一种天然探针。本文用圆二色谱和吸收谱观察了温度和pH对光适应紫膜结构的影响。     

蜂毒突变体对紫膜质子泵功能的影响

具有光驱动质子泵功能的嗜盐菌紫膜是一种被广泛研究的生物膜系统。利用毫秒级闪光动力学谱仪研究蜂毒不同突变体对紫膜质子泵功能的影响。实验采用对硝基苯酚（ｐ－ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ）作为ＰＨ敏感染料来研究紫膜蛋白－菌紫质（Ｂａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎ,简称）的光反应和质子泵功能。在初步的实验中发现,在一定的温度范围内,光循环过程随着温度的升高而加快,质子泵功能却基本保持不变。另外,由于蜂毒突变体具有不同的插膜特性和不同的电荷量,通过比较它们对ＢＲ质子泵功能的影响,揭示了蜂毒小肽Ｃ端和Ｎ端的不同带电状态对质子泵功能所起的作用不同。实验结果有力地证实了蜂毒或其突变体与菌紫质蛋白具有直接的相互作用,这种相互作用的强弱与蜂毒突变体电荷的多少密切相关     

菌紫质分子的重组对结构及运动的影响

本实验用闪光诱导的瞬间二向色性方法分别测量了用全反视黄醛重组以及用四溴荧光素标记的菌紫质分子在脂质囊泡膜中的旋转扩散运动以及吸收过程随时间的变化(寿命).用全反视黄醛重组后不影响菌紫质分子在膜中的旋转扩散运动,它们与蜂毒的相互作用也无明显差别.用四溴荧光素标记的菌紫质分子的寿命很短,不可能用于测量菌紫质分子在膜中的旋转运动.     

蜂毒对菌紫质(bR)光循环中间体M_(412)和质子泵的影响

蜂毒对菌紫质(bR)光循环中间体M_(412)及质子泵的动力学过程有较大影响.表现在M_(412)慢衰减组分(M_(412~S))和质子的半衰期增大及产出量的减小,说明蜂毒分子的介入抑制了M_(412)的生成和衰减过程,同时也阻碍了紫膜的质子泵功能.但似乎对M_(412)快衰减组分影响不大.以上结果支持了M_(412~S)与质子泵功能有关的说法.实验结果同时反映出蜂毒除与膜脂分子存在强烈作用外还与bR本身直接作用.因此,蜂毒是一种研究膜脂蛋白相互作用及膜蛋白功能的较好材料.     

Triton X－100对紫膜蛋白的效应

本文采用同步辐射小角Ｘ射线散射方法研究了用非离子表面活性剂ＴｒｉｔｏｎＸ—１００处理后的嗜盐菌紫膜及其视紫红质蛋白结构的变化。实验结果表明,用不同浓度的ＴｒｉｔｏｎＸ—１００处理紫膜碎片时,紫膜及其蛋白所处的状态有着很大变化。     

膜脂环境对紫膜蛋白的影响

紫膜蛋白菌紫质（bacteriorhodopsin,BR）处于不同的膜脂环境中,通过吸收光谱、荧光光谱和闪光动力学光谱的测定,比较了3种不同膜脂环境对菌紫质分子结构和功能的影响。实验结果表明：天然膜脂是BR最稳定的膜脂环境,可以形成以三聚体为单位的二维六角形品格结构。二豆蔻酰脂酰胆碱（dimyristoyl phosphatidylcholine,DMPC）也是BR分子的稳定脂环境,但以单体形式存在于膜脂环境中,功能受到一定影响。经TritonX-100增溶处理的紫膜膜脂环境中BR为单体,不稳定,容易发生结构和功能的变化。     

切割菌紫质分子C端多肽对脂质泡中菌紫质分子在膜中旋转运动的影响

本实验用闪光诱导的瞬间二向色性方法分别测量了重组在DMPC脂质泡中的菌紫质分子和用木瓜蛋白酶切割C端多肽的菌紫质分子的旋转扩散运动。酶切的菌紫质分子与原菌紫质分子相比 前者旋转扩散运动加快,不可动分子的比例下降。在蜂毒或乙酰蜂毒存在下,酶切的菌紫质分子旋转扩散运动也受到较少的阻碍     

紫膜的紫外荧光及分子内的能量转移

以可见光为作用光照射天然紫膜,紫膜蛋白被280nm紫外光激发所发射的荧光强度比对照略有降低.比较天然紫膜、漂白紫膜与菌蛋白三者的紫外荧光强度,前两者无显著变化,但菌蛋白的荧光强度比天然紫膜的荧光强度大2-3倍,表明生色团对蛋白质荧光可能有猝灭作用.用280nm波长光照射紫膜的暗适应形式,可使其转变成光适应形式.若有羟胺存在,以紫外光照射也可使紫膜漂白.光漂白的作用光谱,其紫外部分与紫膜蛋白部分的吸收光谱重合得很好.上述实验证明紫膜蛋白部分吸收的能量可以转移到生色团上,即紫膜存在分子内的能量转移     

冷冻干燥对紫膜菌紫质圆二色性的影响

无论是先冷冻后干燥,还是先干燥后冷冻,或只冷冻处理,或只干燥处理的干湿紫膜样品,也无论是在处理后将其悬浮在水中,或在十六烷中,或在大豆磷脂正己烷液中,紫膜中的菌紫质分子均丧失了天然紫膜水悬浮液中的圆二色谱的双相性。然而,对于先冷冻后干燥,只干燥处理的紫膜水悬浮液,这种双相性可以缓慢地恢复。该现象提示,冷冻和/或干燥处理对紫膜菌紫质的圆二色性的影响,可能主要通过影响脂区间接实现的;用环三体激子理论难以圆满解释该现象。     

表面活性剂TritonX－100对菌紫质蛋白紫外荧光性质的影响

用荧光光谱方法研究了ＴｒｉｔｏｎＸ－１００（以下缩写为ＴＸ－１００）对菌紫质蛋白（Ｂａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎ,ＢＲ）及视黄醛生色团漂白后的紫膜（Ｂａｔｅｒｉｏｐｓｉｎ,ＢＯ）紫外荧光性质的影响．结果表明：表面活性剂ＴＸ－１００使ＢＲ中色氨酸在３２６ｎｍ处的荧光发射强度增加。随着ＴＸ－１００对ＢＲ的增溶,改变了生色团的构象环境,破坏了ＢＲ中色氨酸与生色团之间的能量转移。增溶后的ＢＲ中,Ｔｒｐ趋向于更疏水性的环境。     

紫膜与溶剂的相互作用

本文研究了溶剂正己烷,正十六烷,甲苯和二甲基甲酰胺(DMF dimethyl formamide)与紫膜的相互作用.吸收光谱,园二色谱和紫膜光循环中间产物M412的动力学过程的测量表明,在不同条件下,溶剂与紫膜能相互作用而影响到紫膜的光谱特性和光化学循环动力学过程.结果说明,在制作紫膜LB膜时,正己烷和正十六烷是合适的,使用二甲基甲酰胺时必须防止强光照射,甲苯则不能采用.     

菌紫质的结构和功能研究进展

紫膜中具有质子泵功能的菌紫质(bR)是整合膜蛋白,它是7个α螺旋跨膜蛋白家族的基本原型.目前,具有光驱动质子泵的bR是最典型的高效离子转运蛋白之一.它很可能成为其载体转运机制在分子甚至原子水平上被阐明的第一个膜蛋白.概述了近年来对菌紫质结构,光循环和质子泵机理研究的进展.     

紫膜Langmuir-Blodgett膜的光电压

八十年代生物分子电子学和生物计算机研究的兴起,嗜盐菌紫膜蛋白菌紫质由于其结构稳定,当受到光照时,能发生同素异构变化,具有光色互变和光驱动质子泵功能、双稳态特性以及皮秒到毫秒级的光电响应特性,使其成为目前国内外关注的研究生物分子电子器件的理想材料之一,应用前途是发展生物分子器件和生物芯片等。由于紫膜具有不对称性而菌紫质的光驱动质子泵具有方向性,因而必须有序组装而且可以有序组装。紫膜     

竹红菌乙素对菌紫质荧光的影响

用荧光光谱方法研究了竹红菌乙素与菌紫质的相互作用。通过竹红菌乙素对菌紫质吸收光谱,对菌紫质荧光猝死的浓度和温度的依赖性以及竹红菌乙素对明暗适应菌紫质的荧光猝灭等研究表明,竹红菌乙素是一种新型的荧光猝灭剂,它对菌紫质的荧光猝灭属于动态猝死过程。竹红菌乙素对明暗适应菌紫质荧光猝灭的差别,说明这种猝灭剂可用于生物膜体系的蛋白质构象变化的研究。     

温度对脂质囊泡中单体菌紫质分子结构和光电响应的影响

本实验用人工双分子平板膜系统(BLM)测量了紫膜碎片和在DMPC脂质襄泡膜中的单体菌紫质分子的光电响应以及与温度的关系(处理温度17℃至31℃).温度对紫膜碎片的光电响应影响不大,但对单体菌紫质分子的光电响应有明显影响.用园二色(CD)方法相应地观察了温度对紫膜碎片和单体菌紫质分子在可见波长范围内的CD谱的影响 同样观察到温度对单体菌紫质分子的CD谱有明显影响.两者的影响很可能与脂质襄泡中DMPC的相变温度有关.     

光电响应对紫膜外表面[k~ ]依赖性与质子泵效率相关

本文研究发现,不锈钢／电沉积紫膜薄膜／含水胶（电介质）／铜型菌紫质光电池的光电响应对紫膜外表面的钾离子浓度的依赖性与质子泵效率的这种依赖性成相关性。这种相关性说明：１．膜中菌紫质的光电响应主要来自质子泵运而非钾离子直接的贡献;２．存在一合适的离子浓度使菌紫质的光电响应有极大值;３．作用在外表面的离子主要影响质子释放结构域     

光电响应对紫膜外表面[k~+]依赖性与质子泵效率相关

本文研究发现,不锈钢／电沉积紫膜薄膜／含水胶（电介质）／铜型菌紫质光电池的光电响应对紫膜外表面的钾离子浓度的依赖性与质子泵效率的这种依赖性成相关性。这种相关性说明：１．膜中菌紫质的光电响应主要来自质子泵运而非钾离子直接的贡献;２．存在一合适的离子浓度使菌紫质的光电响应有极大值;３．作用在外表面的离子主要影响质子释放结构域     

付里叶变换偏振红外光谱法研究紫膜LB膜内菌紫质的取向

用付里叶变换偏振红外法测量了紫膜LB膜内菌紫质的酰胺Ⅰ、Ⅱ和A带的二色性,计算了菌紫质的α-螺旋取向.实验表明,紫膜内菌紫质的α-螺旋轴同膜法线的平均夹角为13°,即与膜平面的平均夹角为77°.     

紫膜菌紫质分子的光生物物理学研究

本文介绍了紫膜细菌视紫红质的微观结构,质子泵功能和光循环过程,及其菌紫质分子中发色团和蛋白质相互作用(结合位点)的几种光谱研究,最后讨论了菌紫质分子原初事件量子产率的双重性和相应的分子动力学模型。