植物叶绿体类囊体膜及膜蛋白研究进展

叶绿体是植物和真核藻类进行光合作用的场所。存在于叶绿体类囊体膜上的蛋白质复合物含有光反应所需的光合色素和电子传递链组分,在光合作用过程中,光化学反应发生在类囊体膜上。因此,类囊体膜是光能向化学能转化的主要场所,因而也一直是光合作用研究的热点。叶绿体类囊体膜的深入研究可以促进光合作用的分子机理研究。该文就叶绿体类囊体膜的三维构象及类囊体膜蛋白的组成和功能研究进行了综述。     

热处理对菠菜和上海青类囊体膜及叶绿素稳定性的影响

绿色蔬菜在加工和贮藏过程中发生的颜色劣变与类囊体膜上叶绿素蛋白复合体的稳定性有着密切的关系。本研究以上海青和菠菜为原料,研究了两种绿色蔬菜在热处理过程中类囊体膜溶液热容、多肽组分、叶绿素含量、pH以及蛋白质荧光的变化。结果表明：热处理会导致叶绿素蛋白复合体的降解,类囊体膜溶液pH下降,上海青类囊体膜热稳定性、叶绿素含量的保持优于菠菜类囊体膜。试验结果为我们明确绿色蔬菜颜色劣变的机理以及寻求更好的护绿手段提供了理论基础。     

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.     

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。     

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(LHC II)。类囊体膜提取物经3% n-Octyl-b-D-glucopyranoside去垢剂处理后,其中的LHC II蛋白质获得与Q型阴离子交换层析柱的特异亲和力,因此LHC II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LHC II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LHC II单体、三聚体和寡聚体具有很高的纯度。该LHC II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LHC II是可以实现的。     

类囊体膜蛋白质磷酸酶的研究进展

光合作用是地球上最重要的生命活动过程之一。近年来,围绕着光合机构运转的调节和控制问题,对叶绿体类囊体膜蛋白质的可逆磷酸化进行了广泛研究,发现类囊体膜蛋白质的磷酸化和去磷酸化是调控光合机构运转的步骤之一。现在已知,多种叶绿体类囊体收稿日期：１９９９－０６－２５作者简介：邹永龙（１９７４～）,男,博士生;王国强（１９３９～）,男,研究员。膜蛋白质都能进行可逆的磷酸化,这一反应参与了调节光合电子传递、光状态Ⅰ和状态Ⅱ的转换和编码光合机构的基因表达等。目前,研究人员将研究重点集中在捕光色素复合物Ⅱ（ＬＨ…     

冷害对黄瓜叶绿体类囊体膜的影响

研究了冷害温度(0℃,16h)对黄瓜(Cucumis sativus L.)叶绿体类囊体膜膜脂、膜蛋白成分的影响。在没有可见伤害症状的低温处理条件下,黄瓜叶片叶绿体类囊体膜膜脂成分已有变化,主要是磷脂酰甘油(PG)含量明显降低,但主要脂类成分单半乳糖基甘油二酯(MGDG)、双半乳糖基甘油二酯(DGDG)、硫代异鼠李糖甘油二酯(SQDC)和PG的脂肪酸组分没有明显的变化;类囊体膜上色素蛋白质复合体的变化以光系统Ⅱ捕光叶绿素a/b蛋白质(LHCⅡ)单体及寡聚体含量的变化最明显,低温处理使LHCⅡ单体比例增加。对提纯的LHCⅡ结合脂的分析表明,低温处理改变了LHCⅡ结合脂及其脂肪酸的组成,使PG含量降低。以上结果表明,LHCⅡ结合脂成分变化以及LHCⅡ寡聚体解聚可能是叶绿体类囊体膜受冷害的最初反应。     

低温胁迫对类囊体膜脂代谢的影响

类囊体膜主要由膜脂、膜蛋白及一些光合色素等成分组成,它是植物进行光合作用的场所.低温能通过影响类囊体膜的结构而影响植物的光合作用.简述了类囊体膜的组成和功能,以及低温胁迫下类囊体膜脂及其脂肪酸组成的变化.简要介绍了膜脂与光抑制的关系,以及利用分子生物学手段研究三烯脂肪酸与植物抗冷性关系的相关进展.     

低温胁迫对类囊体膜脂代谢的影响

类囊体膜主要由膜脂、膜蛋白及一些光合色素等成分组成,它是植物进行光合作用的场所。低温能通过影响类囊体膜的结构而影响植物的光合作用。简述了类囊体膜的组成和功能,以及低温胁迫下类囊体膜脂及其脂肪酸组成的变化。简要介绍了膜脂与光抑制的关系,以及利用分子生物学手段研究三烯脂肪酸与植物抗冷性关系的相关进展。     

叶绿体类囊体膜蛋白质的化学交联效应

研究了蛋白质化学交联剂二氟二硝基苯对叶绿体类囊体膜功能的效应。检测到ＤＦＤＮＢ抑制光合磷酸化,降低光照诱导类囊体膜的质子吸收和９－氨基吖啶（９－ＡＡ）的荧光猝灭,降低电色效应的快相上升,显抑制膜上腺三磷酶的活性,ＤＦＤＮＢ和游离的腺三磷酶进行交联反应,再经ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶电泳表明,交联后的酶出现新的蛋白染色带。     

龙须菜叶绿素- 蛋白复合物的分离及鉴定

以海洋经济海藻——龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）为材料,机械破碎与超声波相结合破碎这种含胶量非常多的细胞,蔗糖密度梯度超速离心纯化其类囊体膜,去垢剂Triton X-100增溶纯化的类囊体膜,再用蔗糖密度梯度超速离心方法分离其叶绿素-蛋白质复合物。P700差示光谱鉴定分离的光系统Ⅰ（PSⅠ）颗粒,并且检测到了具有DCIP光还原活性的光系统Ⅱ（PSⅡ）颗粒。结果表明,尽管海藻类囊体膜增溶困难,但只要条件合适,可以得到具有活性的光系统颗粒。     

盐酸胍处理大麦类囊体膜对金属阳离子调节激发能分配的影响

以大麦（ＨｏｒｄｅｕｍＶｕｌｇａｒｅＬ）叶片为实验材料,研究盐酸胍处理大麦类囊体膜对金属阳离子调节激发能分配的影响。结果表明：当未用盐酸胍处理时,Ｍｇ２＋对类囊体膜的Ｆ６８６／Ｆ７３６比值有显著的刺激作用,而用不同浓度盐酸胍处理类囊体膜,则明显阻滞Ｍｇ２＋调节激发能向ＰＳＩＩ分配,表明盐酸胍处理可能损伤类囊膜上ＬＨＣ—ＩＩ与Ｍｇ２＋调节作用有关的蛋白质,从而导致Ｍｇ２＋调节效应降低．用ＳＤＳ—ＰＡＧＥ方法研究盐酸胍处理后的类囊体膜色素蛋白复合物的组成变化,结果表明盐酸胍处理导致ＭＩＣ—ＩＩ中ＭＩＣＰ１和ＬＨＣＰ２组分消失,这说明盐酸胍处理阻滞Ｍｇ２＋调节效应可能与ＬＪＩＣ—ＩＩ上的ＬＨＣＰ１,ＬＨＣＰ２受损有关。     

龙须菜叶绿素-蛋白复合物的分离及鉴定

以海洋经济海藻--龙须菜(Gracilarialemaneiformis)为材料,机械破碎与超声波相结合破碎这种含胶量非常多的细胞,蔗糖密度梯度超速离心纯化其类囊体膜,去垢剂Triton X-100增溶纯化的类囊体膜,再用蔗糖密度梯度超速离心方法分离其叶绿素-蛋白质复合物.P700差示光谱鉴定分离的光系统Ⅰ(PSⅠ)颗粒,并且检测到了具有DCIP光还原活性的光系统Ⅱ(PSⅡ)颗粒.结果表明,尽管海藻类囊体膜增溶困难,但只要条件合适,可以得到具有活性的光系统颗粒.     

CO2浓度倍增对谷子和紫花苜蓿叶绿体超微结构的效应

电镜观察结果表明,不同种类植物生长在相同倍增的高ＣＯ２ 浓度条件下,其叶绿体超微结构彼此呈现出明显的差异． 最醒目的特征是淀粉粒的积累比对照的增加很多;类囊体膜系发生异变． 总体上,（１）淀粉粒,Ｃ４ 植物谷子（Ｓｅｔａｒｉａ ｉｔａｌｉｃａ）叶绿体比Ｃ３ 植物紫花苜蓿（Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｓａｔｉｖａ）积累的更多． （２）淀粉粒较小且较少时,紫花苜蓿叶绿体基粒类囊体膜增多,与基质类囊体膜相间排列有序;谷子叶绿体的基粒垛及基粒类囊体膜数均增多,但基粒变小,基质类囊体膜变长,且有些膜出现膨胀甚至破损． （３）淀粉粒较大且积累过多时,紫花苜蓿叶绿体中尚可隐约见到由４～８ 个类囊体膜组成的短小基粒零星分布于淀粉粒间;谷子叶绿体中几乎找不到可辨认的基粒和基质类囊体膜     

叶绿体蛋白质组研究进展

亚细胞蛋白质组学是近年来蛋白组学研究中的一个热点。通过细胞器的纯化和亚细胞组分的分离,降低了样品的复杂性,增大了相应蛋白质组分的富集,有利于由此分离获得的蛋白质的序列分析及功能鉴定。叶绿体蛋白质组为植物亚细胞蛋白质组学研究中相对全面的一部分,利用亚细胞分离结合双向电泳技术系统地鉴定叶绿体中蛋白质组分是获取叶绿体蛋白质信息、确定其功能的重要技术手段。本文就近年来植物叶绿体蛋白质组涵盖的叶绿体内、外被膜、叶绿体基质、类囊体膜和类囊体腔蛋白的研究进行综述,以全面认识叶绿体蛋白的组成、特点及其在叶绿体生理生化代谢网络中的作用。     

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.     

CURT1调控类囊体膜弯曲的研究进展

高等植物叶绿体中的基粒是由多个圆盘状类囊体堆叠在一起形成的特殊结构, 它的形成可以将光合蛋白复合体分配在类囊体膜的不同位置, 使类囊体膜具有横向异质性, 能有效进行光合作用。促进基粒形成的关键是使类囊体膜弯曲, 目前发现导致膜弯曲的关键因子是CURT1蛋白。该文对近年在拟南芥(Arabidopsis thaliana)和蓝藻(Cyanobacteria)中有关CURT1蛋白的研究进展进行综述, 并对未来类囊体膜结构与功能的动态调控研究进行展望。     

盐胁迫对大麦叶片类囊体膜组成和功能的影响

盐胁迫下大麦叶片类囊体膜蛋白和叶绿素含量以及对绿素a／叶绿素b、磷脂／膜蛋白和膜脂结合半乳糖／膜蛋白的比值下降,膜脂中亚麻酸（18：3）摩尔百分数上升,不饱和指数上升,类囊体膜H －ATPase活性先升后降,希尔反应一直呈较高活性。类囊体膜组分和功能的变化可能与植物盐适应有关。     

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。     

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.