褐藻光合作用色素—蛋白质复合物——研究进展和问题

本文综述了近二十年来褐藻色素-蛋白质复合物的研究进展,包括色素—蛋白质复合物分离技术、褐藻的光系统Ⅰ、光系统Ⅱ及捕光色素—蛋白质复合物研究进展。并就褐藻色素—蛋白质复合物分离技术中存在的问题、褐藻的特点、褐藻与其它光合生物的色素—蛋白质复合物的同源性以及褐藻PSI复合物77 K荧光发射的特点等进行了讨论。     

褐藻光合作用色素蛋白质复合物——研究进展和问题

本文综述了近二十年来褐藻色素蛋白质复合物的研究进展,包括色素蛋白质复合物分离技术、褐藻的光系统Ｉ、光系统ＩＩ及捕光色素蛋白质复合物研究进展。并就褐藻色素蛋白质复合物分离技术中存在的问题、褐藻的特点、褐藻与其它光合生物的色素蛋白质复合物的同源性以及褐藻ＰＳＩ复合物７７Ｋ荧光发射的特点等进行了讨论     

褐藻裙带菜色素—蛋白质复合物的分离与命名

以非离子去污剂癸基－Ｎ－甲基葡萄糖胺为增溶剂,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术从褐藻裙带菜（Ｕｎｄａｒｉａ ｐｉｎｎａｔｉｆｉｄａ Ｈａｒｖ．）的类囊体膜上分离到８种色素－蛋白质复合物。根据其表观分子量、光谱特性和多肽分析结果,并以高等植物菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｌ．）为对照,按照Ａｎｄｅｒｓｏｎ命名系统,８种色素－蛋白质复合物分别命名为ＣＰⅠ ａ、ＣＰⅠ、ＣＰａ、ＬＨＣ１、ＬＨＣ２、     

三种不同制剂来源的叶绿素蛋白质复合物CPa的光谱特性及其组分的比较研究

用 SDS-PAGE 方法分离了菠菜叶绿体制剂、放氧光系统Ⅱ制剂和放氧光系统Ⅱ反应中心核心复合物的色素蛋白质复合物,对它们的 CPa 带进行的光谱特性的对比研究表明,在前两种制剂中 CPa 带不仅含有 Chl a 的蛋白质复合物带,它还含有少量 Chl b。且叶绿体制剂的 CPa 带中的 Chl b 含量高于放氧光系统Ⅱ制剂中的含量。此外,根据光系统Ⅱ反应中心核心复合物只有一条叶绿素蛋白质复合物带(CPa)的实验结果,我们认为光系统Ⅱ反应中心叶绿素蛋白质复合物即在 CPa 带中。但在叶绿体制剂和放氧光系统Ⅱ制剂的情况下,CPa 带还含有其它组分。     

裙带菜PSⅠ复合物的荧光特异性

以褐藻裙带菜(Undaria pinnatifida)为实验材料,采用蔗糖密度梯度超速离心的方法,去污剂SDS为增溶剂(SDS:Chi=20:1,4℃增溶20 min),蔗糖密度梯度为60%、50%、40%、30%、20%、15%和10%,分离制备光系统Ⅰ(PSⅠ)复合物.结果表明,40%蔗糖层带所含色素蛋白复合物是PS I复合物.利用红藻作参照对比,光谱结果表明从裙带菜中得到的PSⅠ复合物没有730 nm的荧光峰.分析认为这是所有褐藻包括裙带菜PSⅠ复合物的荧光特异性.     

裙带菜PSⅠ复合物的荧光特异性

以褐藻裙带菜（Undaria pinnatifida）为实验材料,采用蔗糖密度梯度超速离心的方法,去污剂SDS为增溶剂（SDS:Chl＝20:1,4℃增溶20 min）,蔗糖密度梯度为60%、50%、40%、30%、20%、15%和10%,分离制备光系统Ⅰ(PSⅠ)复合物。结果表明, 40% 蔗糖层带所含色素蛋白复合物是PSⅠ复合物。利用红藻作参照对比,光谱结果表明从裙带菜中得到的PSⅠ复合物没有730 nm的荧光峰。分析认为这是所有褐藻包括裙带菜PSⅠ复合物的荧光特异性。     

褐藻裙带菜中PSII复合物及其亚复合物的分离和特性研究

用不连续梯度蔗糖密度超离心,从经TritonX-100增溶的褐藻裙带菜类囊体膜中分离到3种色素蛋白复合物条带,分别是捕光复合物、具有光氧化活性的PSII复合物颗粒(区带II)以及PSI(区带III)。PSII颗粒经毛地黄皂苷增溶后,再次超离心分离得到3条PSII的亚复合物条带。吸收和荧光激发谱显示其中的区带II-1为墨角藻黄素-Chla/c-蛋白复合物,区带II-2为Chla/c-蛋白复合物,两者都只含20kDa多肽;而鲜绿色的区带II-3为不含捕光复合物的活性PSII核心。     

低叶绿素b水稻突变体类囊体膜的比较蛋白质组学

采用蓝绿温和胶凝胶电泳(blue-nativepolyacrylamidegel-electrophoresis,BN-PAGE),以及改进的第二向SDS-PAGE分离了水稻低叶绿素b突变体ZH249-Y和野生型ZH249-W类囊体膜蛋白复合物,系统比较了突变体和野生型各复合物亚基的表达差异.结果显示,第一向BN-PAGE分离了PSⅠ-LHCⅠ、LHCⅠ缺失的PSⅠ、ATP合成酶、细胞色素b6f、CP43缺失的PSⅡ及LHCⅡ六种复合物.上述各复合物经第二相SDS-Urea-PAGE分离后,利用胶内酶解,高效液相层析分离肽段,电喷雾串联质谱鉴定了复合物的亚基.结合免疫印迹研究,证明和野生型相比,突变体光系统Ⅱ捕光天线复合体的表达量适度下降,但光系统Ⅰ捕光天线破坏严重,同时光系统Ⅱ核心蛋白和ATP合成酶的表达量上升.研究结果对揭示低叶绿素b水稻突变体较高光化学效率和光稳定性的分子基础提供了线索,同时也表明,改进的BN/SDS-PAGE双向电泳不仅可以有效地分离膜蛋白复合物及亚基,也可以进行不同生理条件下,或野生型和突变体之间膜蛋白质组的比较研究.     

褐藻裙带菜中PSⅡ复合物及其亚复合物的分离和特性研究

用不连续梯度蔗糖密度超离心,从经Triton X-100增溶的褐藻裙带菜类囊体膜中分离到3种色素蛋白复合物条带,分别是捕光复合物、具有光氧化活性的PSⅡ复合物颗粒（区带Ⅱ）以及PSⅠ（区带Ⅲ）。PSⅡ颗粒经毛地黄皂苷增溶后,再次超离心分离得到3条PSⅡ的亚复合物条带。吸收和荧光激发谱显示其中的区带Ⅱ-1为墨角藻黄素-Chl a／c-蛋白复合物,区带Ⅱ-2为Chl a／c-蛋白复合物,两者都只含20kDa多肽;而鲜绿色的区带Ⅱ-3为不含捕光复合物的活性PSⅡ核心。     

两种电泳系统分离裙带菜色素-蛋白复合物的比较

裙带菜的类囊体膜经过去污剂癸基-N-甲基匍萄糖胺增溶,采用SDS-PAGE分离技术,在Tris-Gly和Tris-硼酸两种电泳系统中分离其色素-蛋白质复合物,并比较其复合物的光谱特性。结果表明:采用Tris-Gly电泳分离系统从裙带菜中分离到8种色食-蛋白质复合物,分别是CP Ia、CPI、LHC₁、CPa、LHC₂、LHC₃、LHC₄和LHC₅。在Tris-硼酸电泳分离系统中共分离到5种色素-蛋白质复合物,分别是CPI、CPa、LHC₁、LHC₂、LHC₃。吸收光谱和荧光光谱的测定结果表明,两种电泳系统中分离的相对应条带的光谱特性基本相近。     

菠菜和水稻细胞色素b—559的分离纯化及其光谱性质研究

采用一种快速简捷的方法从菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｌ．）和水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）中分离纯化了光系统Ⅱ反应中心内的细胞色素ｂ－５５９,并且研究了其低温可见光区荧光光谱、室温紫外区荧光光谱、吸收光谱以及电泳特性。该方法的主要特点：１．以放氧核心复合物为起始材料以避免其他细胞色素的干扰;２．选用ＤＥＡＥ－Ｓｅｐｈａｃｅｌ为层析介质,用等度洗脱除去杂蛋白和叶绿素;３．用同一     

一种分析叶绿体类囊体膜色素蛋白复合物的蓝绿温和胶电泳系统

采用蓝绿温和胶电泳系统可以非常有效地分离叶绿体蛋白质复合物,包括PSⅠ, PSⅡ, ATP合酶,细胞色素b₆f复合物,捕光色素复合物和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶.还结合SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳将叶绿体多亚基复合物的50多种蛋白质分开,利用免疫印迹对蛋白质复合物进行了初步鉴定,同时还应用蓝色温和胶电泳分析基质、基粒类囊体复合物的组成.     

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。     

绿藻假根羽藻色素-蛋白复合物的分离及其特性研究

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和蔗糖密度梯度超速离心方法分离了假根羽藻(Bryopsis corticulans)的色素-蛋白复合物,并对其特性进行分析。结果表明:采用PAGE分离得到7条色素-蛋白复合物带,分别是CPⅠa1、CPⅠa2、CPⅠ、LHCP₁、LHCP₂、CPa、LHCP₃₊₃,和2条游离色素(free pigment,FP)FCa、FC。用改进的不连续蔗糖密度梯度离心法分离到五条带。区带Ⅰ是FP;区带Ⅱ主要是小分子量的PSⅡ捕光复合物LHCP₃₊₃;区带Ⅲ以PSⅡ捕光复合物的聚集体LHCP1为主,区带Ⅱ和Ⅲ的吸收光谱中除了Chla外,还含有大量的Chlb和管藻黄素,是管藻黄素-Chla/b-蛋白质复合物;区带Ⅳ在PAGE中只显示一条带,光谱中有Chlb吸收肩峰,含有66和56kDa两种多肽,是较小的PSⅠ复合物CPⅠa。     

植物光系统II的组份和辅因子在其组装过程中的作用和调节

光系统II(photosystem II,PSII)是光合作用光反应过程重要的光合膜蛋白复合体。它是由大约25个不同蛋白质复合物及其辅因子组成的色素蛋白复合体。由于PSII结构的复杂性,PSII的组装是多步骤的,并得到辅因子和调控蛋白的协助。重点讨论PSII组份色素、小亚基、外周蛋白和保守因子在其组装过程中的作用和调节机制,并介绍了蓝细菌和植物叶绿体中的一些特殊蛋白质调控因子。     

D1-D2-Cyt b559复合物与33 kD 蛋白重组时光谱性质研究

将分离纯化的菠菜光系统ⅡD1-D2-Cyt b559反应中心复合物和33kD外周蛋白按摩尔比1：1或2：1的比例进行体外重组,监测重组过程中的室温可见光区吸收光谱和荧光发射光谱的变化。结果表明：重组过程中．样品的室温可见光区吸收光谱几乎无变化,但室温荧光发射光谱却有明显的变化,蛋白质内源荧光和叶绿素荧光的强度都有先增加后降低的现象,暗示33kD蛋白与D1-D2-Cyt b559复合物在形成稳定的重组复合物之前、存在一个复杂的蛋白构象变化过程,重组时33kD蛋白与反应中心复合物的结合,可能影响了反应中心D1或D2色素蛋白所结合的叶绿素a等色素分子的微环境。     

光系统Ⅱ反应中心CP47／D1／D2／Cyt b—559复合物中色素分子空？…

线二色光谱（ＬＤ）是研究色素分子在光合膜上空间取向和排布的重要手段。采用低温（１００Ｋ）吸收光谱和线二色光谱技术研究光系统Ⅱ核心复合物ＣＰ４７／Ｄ１／Ｄ２／Ｃｙｔ ｂ－５５９中色素分子的空间取向。结果表明,在光系统Ⅱ核心复合物ＣＰ４７／Ｄ１／Ｄ２／Ｃｙｔ ｂ－５５９中６８０ｎｍ处有吸收的叶绿素分子Ｑｙ跃迁与光合膜平面平行。β－胡萝卜素分子有两种不同的空间取向,其中在４７０和５０５ｎｍ处有吸收的β－     

光逆境对叶绿体叶绿素蛋白质复合物的影响

研究了强光照射对菠菜叶绿体的叶绿素蛋白质复合物及一些光合特性的影响。实验结果表明,随着强光照射时间的延长,首先,属光系统Ⅱ核心的叶绿素蛋白质复合物的CPa带明显减少了,进而属LHCII的寡聚体和二聚体的带有了不同程度的降低,最后,包括光系统I在内的叶绿素蛋白质复合物带大部分被分解了。结果还表明,当光逆境还未使叶绿素蛋白质复合物发生明显变化时,代表光系统Ⅱ活性的Fv/Fo值及DCIP光还原活性就已显著地降低了。     

光逆境对叶绿体叶绿素蛋白质复合物的影响

研究了强光照射对菠菜叶绿体的叶绿素蛋白质复合物及一些光合特性的影响。实验结果表明,随着强光照射时间的延长,首先,属光系统Ⅱ核心的叶绿素蛋白质复合物的ＣＰａ带明显减少了;进而属ＬＨＣＩＩ的寡聚体和二聚体的带有了不同程度的降低;最后,包括光和Ｉ内的叶绿素蛋白质复合物带大部分被分解,结果还表明,当光逆境还未使叶绿素蛋白质复合物发生明显变化时;代表光系统ＩＩ活性的Ｆｖ／Ｆｏ值及ＤＣＩＰ光还原活性就已明显变     

褐藻多糖的分离提取及生理活性研究进展

褐藻多糖是海藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉的统称,主要存在于褐藻中。褐藻糖胶作为其主要的生理活性物质,主要由L-岩藻糖和硫酸酯基组成,具有抗氧化、抗凝血、防癌抗肿瘤、抗病毒和消炎等活性。综述了褐藻多糖的提取分离方法和褐藻糖胶的生理活性研究进展,以期为褐藻多糖的应用提供参考。