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.     

铁/紫膜/胶/铜光电池在光触发瞬时的界面电势研究

在分析菌紫质光驱质子泵过程的基础上 ,应用Hong的化学电容的概念 ,提出在菌紫质人工膜系统中等效存在C -电容和N -电容 ,并由此研究了铁/紫膜/胶/铜光电池在光触发瞬时的界面电势。结果可提供于以菌紫质为基础的分子电子器件 ,和菌紫质光驱质子泵机理的研究。     

菌紫质质子泵机理的研究进展

菌紫质(bR）是嗜盐菌紫膜中的唯一蛋白,具有光驱动的质子泵功能,迄今为止对于光循环和质子泵的具体分子机理仍未弄清楚,作者概述了近几年来关于bP质子泵机理的研究进展,介绍了两个较新的模型。     

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。     

菌紫质光生物分子器件及其超快过程

菌紫质是嗜盐菌紫膜中的一种光能转换蛋白.它具有光致色变和光驱动质子泵功能,其原初光异构化过程极其迅速,可在430fs内完成.由于菌紫质具有一系列独特的光电和光学特性,如对光强的微分响应,高的空间分辨率,高的光灵敏度,高循环次数等,使得它在光电探测,仿视觉系统,人工神经网络,非线性光学及光学信息记录和处理方面有很多重要应用.利用超短脉冲激光技术,高时间分辨光谱学技术及高速取样探测技术,对菌紫质的光循环,原初光异构化,激发态动力学,质子泵机制等方面的研究已取得了许多有意义的结果.     

菌紫质研究的新进展

菌紫质(BR)是嗜盐菌紫膜中的唯一蛋白质,野生型的BR分子含有248个氨基酸残基,其中一个视黄醛通过希夫碱基连结在第216位赖氨酸上,它具有质子泵的功能．光照下,BR进行光循环,光循环又与质子泵过程相关联．菌紫质的结构和功能方面的研究已有很大进展,但其光循环途径和质子泵的机理还不太清楚．文章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,尤其对争论较大的菌紫质光循环途径的四类模型作了较详细的介绍．     

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     

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.     

酶切菌紫质(bR)C端对紫膜光循环和质子泵效率的影响

本文研究紫膜悬浮液经低剂量木瓜蛋酶处理去掉菌紫质(Bacteriorhodopsin简写bR)分子C-末端后。其光循环产物和质子泵效率的变化。实验发现经酶切后,M_(412)产物中慢衰减组份M_(412)降低了20％,O_(640)降低了50％,而质子泵效率降低了70％。双光脉冲实验表明酶解作用并不影响光循环周期。这些事实说明了去C-端所引起的质子泵效率降低,不是通过光循环的途径而产生的。介质中离子强度对正常紫膜和酶解紫膜的质子泵效率有明显不同的影响 说明了C端在不同盐浓度中的构象对质子泵行为有很重要的作用。     

紫膜蛋白(菌紫质)的应用前景

简要综述了紫膜蛋白(菌紫质)作为光驱动质子泵,光电换能器及光敏材料等方面的应用前景;谈到了通过基因工程和生化手段可优化设计菌紫质的物理和化学特性,将其应用在信号的存储和处理中的可能性,并探讨了菌紫质在实际应用中可能存在的问题.     

蜂毒素与紫膜的相互作用机理研究──与三种表面活性剂的比较

用吸收光谱和圆二色谱的方法研究了蜂毒素与嗜血菌紫膜的相互作用机理．通过与三种在结构和电荷上不同的表面活性剂与紫膜的作用相比较,可以年出蜂毒作为带正电荷的分子与同样带正电的表面活性剂ＤＴＡＢ在引起紫膜凝聚方面表现相同;但在对紫膜可见光区的吸收光谱和圆二色谱的影响上却与具有刚性结构的ＣＨＡＰＳ相似,表明蜂毒可在紫膜表面以一种刚性较大的构象（如α螺旋）存在,不能进入膜蛋白流水区的深层．另外,从紫膜－Ｔｒｉｔｏｎ－蜂毒混合作用体系的研究中得到如下推测：蜂毒与Ｔｒｉｔｏｎ竞争菌紫质分子周围的结合位点,可排斥位于菌紫质周围的Ｔｒｉｔｏｎ分子．表明蜂毒具有比Ｔｒｉｔｏｎ更强的与菌紫质的亲和力,从而提供了支持蜂毒分子存在与膜蛋白－菌紫质的直接相互作用的有力证据．     

紫膜在含水凝胶中的定向和状态

用几种光谱学方法研究了紫膜凝胶的定向度、生色团视黄醛的状态以及其光循环中间产物M的动力学过程。结果表明:用通常采用的制备方法所得到的紫膜凝胶虽然能得到光电响应信号,但其定向度并不理想,生色团视黄醛的构象受到较大扰动,光循环中间产物M的产出及衰减也受到抑制,部分样品甚至由于其视黄醛的脱落而完全失去颜色,其质子泵功能也随之丧失。这说明虽然紫膜凝胶是目前研究紫膜质子泵机理(光电响应测量)和构造分子电子器件较好的和有希望的人工膜系统之一,但由于该系统对紫膜结构和功能的扰动仍然较大,紫膜的定向较难控制,所以,我们仍需在凝胶的形成体系及方法的改进上作大量工作。     

菌紫质人工膜的光电压与离子强度的非线性关系

本文研究了Ｋ＋、Ｍｇ２＋和Ｌａ３＋离子强度对菌紫质人工膜的光电压的影响。研究结果表明,在实验所测定的离子强度范围内菌紫质人工沉淀膜的光电压与上述离子的离子强度间具有非线性关系,并随离子价数的提高其响应峰值的位置向低浓度发展。本文研究结果将对菌紫质光化学反应循环、质子迁移机制的研究,以及菌紫质光电池的设计、和以菌紫质为基础的视觉功能模拟和人工视觉研究提供有价值的数据 。     

菌紫质LB膜时空信号响应模型及方向检测效应的研究

在测量和分析了菌紫质ＬＢ膜的时空信号响应的基础上,提出了菌紫质ＬＢ膜的时空信号响应模型。并用菌紫质ＬＢ膜的时空信号响应模型。并用菌紫质ＬＢ膜的这些特性设计了能检测“对比边”运动方向、角度和转速的方法。     

菌紫质人工膜的光电压与离子强度的非线性关系

本文研究了Ｋ＾＋,Ｍｇ＾２＋和Ｌａ＾３＋离子强度对菌紫质人工膜的光电压的影响。研究结果表明,在实验所测定的离子强度范围的内菌紫质人工沉淀膜的光电压与上述离子的离子强度间具有非线性关系,并随离子价数的提高其响应峰值的位置向低浓度发展。本文研究结果将对菌紫紫质光化学反应循环,质子迁移机制的研究,以及菌紫质光电池的设计,和以菌紫质为基础的视觉功能模拟和人工视觉研究提供有价值的数据。     

菌紫质LB膜时空信号响应模型及方向检测效应的研究

在测量和分析了菌紫质ＬＢ膜的时空信号响应的基础上,提出了菌紫质ＬＢ膜的时空信号响应模型。并用菌紫质ＬＢ膜的这些特性设计了能检测“对比边”运动方向、角度和转速的方法。     

缬氨霉素以及膜电位对菌紫质分子在脂质囊泡膜中运动的影响

用瞬间二向色性方法测量了菌紫质分子在DMPC脂质囊泡膜中的旋转扩散运动.观察了缬氨霉素和膜电位对菌紫质分子旋转扩散运动的影响.在低脂与蛋白比例时,缬氨霉素明显影响菌紫质分子的旋转扩散运动,在高脂与蛋白比例时,缬氨霉素对菌紫质分子的旋转扩散动的影响不明显.无论在高的或低的脂与蛋白比例下,膜电位都影响到菌紫质分子的旋转扩散运动.     

CHAPS对M_(412)的动力学和共振拉曼光谱的影响

研究了表面活性剂CHAPS对紫膜中菌紫质在光循环过程中M_(412)的衰减速率及质子泵功能的影响.光循环中间体M_(412)快、慢衰减组分的衰减速率及质子衰减速率均受到CHAPS的影响,综合激光拉曼光谱对M_(412)和其它光循环中间体相对含量的测定,表明CHAPS对紫膜的影响是通过影响其膜脂完整的液晶结构,而使紫膜光循环动力学过程及质子泵功能发生变化的.