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。     

高等植物光系统Ⅱ对高温的响应

光系统Ⅱ(PSⅡ)是位于类囊体膜上的高度组织的色素蛋白复合体,主要由反应中心复合体、捕光天线复合体等亚单位组成。主要介绍PSⅡ的结构和功能、高温对PSⅡ的影响以及PSⅡ对高温胁迫的防御机制。     

不产氧光合细菌色素蛋白复合体研究进展

摘要: 色素蛋白复合体是光合生物进行光合作用维持生命活动最重要结构基础。目前不产氧光合细菌色素蛋白复合体仍是最具前沿研究领域。本文概述了不产氧光合细菌各种属色素蛋白复合体研究现状,着重对光反应中心色素蛋白复合体（reaction center,RC）和捕光色素蛋白复合体（light-harvesting complex,LH）,尤其是新型捕光色素蛋白复合体LH3和LH4的组成、精细结构、蛋白同源性和功能进行了述评,并就研究中存在的问题和发展趋势进行了讨论。     

植物光合机构对光环境的适应机制:状态转换

在自然条件下,植物接受的照光量经常变化,而植物在进化过程中已形成了相应的适应机制,用以维持光环境变化过程中2个光反应之间光能转换的能量平衡.植物的调控系统不但能通过调控叶片和叶绿体的运动以及光合色素的积累调节光的吸收,还可以通过光系统的状态转换灵活地调节捕光色素蛋白复合体吸收的能量分配.特别是在低光强下,植物通过可对电子传递链的氧化还原状态做出响应的激酶和磷酸酶调控光系统Ⅱ捕光色素蛋白复合体(LHCⅡ)的可逆磷酸化,从而调节激发能在PSⅠ与PSⅡ之间的分配.植物的状态转换机制是植物适应光质等光环境变化的重要机制.本文综述了植物状态转换机制的研究进展,阐述了LHCⅡ的磷酸化及其在PSⅠ与PSⅡ两个光系统间的移动及其状态转换在植物适应光环境变化中的生理意义,并展望了今后的主要研究方向.     

植物光合机构对光环境的适应机制: 状态转换

在自然条件下,植物接受的照光量经常变化,而植物在进化过程中已形成了相应的适应机制,用以维持光环境变化过程中2个光反应之间光能转换的能量平衡.植物的调控系统不但能通过调控叶片和叶绿体的运动以及光合色素的积累调节光的吸收,还可以通过光系统的状态转换灵活地调节捕光色素蛋白复合体吸收的能量分配.特别是在低光强下,植物通过可对电子传递链的氧化还原状态做出响应的激酶和磷酸酶调控光系统Ⅱ捕光色素蛋白复合体(LHCⅡ)的可逆磷酸化,从而调节激发能在PSⅠ与PSⅡ之间的分配.植物的状态转换机制是植物适应光质等光环境变化的重要机制.本文综述了植物状态转换机制的研究进展,阐述了LHCⅡ的磷酸化及其在PSⅠ与PSⅡ两个光系统间的移动及其状态转换在植物适应光环境变化中的生理意义,并展望了今后的主要研究方向.     

PSⅡ反应中心与捕光天线系统之间的能量传递研究

光合作用的核心问题之一是光合作用的原初反应,即光能的高效吸收、转化和传递的机理。由于PSⅡ与水裂解、氧释放密切相关,因此,PSⅡ反应中心原初反应和能量传递的机理研究具有重要的理论意义。最近,PSⅡ捕光天线复合物以及细菌外周天线复合物的三维空间结构被揭示,反应中心及捕光天线的能量传递规律日益成为新的研究热点之一。近年来,国际上许多实验室采用时间分辨荧光光谱和吸收光谱等技术,利用不同层次的样品,对PSⅡ的原初反应包括能量传递过程的动力学性质进行了研究。但是,不同实验室得到的动力学数据以及对实验数据的解释都存在较大差异。我们实验     

蓝藻中天然蓝色基团快速提取方法

蓝藻是一种原核生物,可以进行释氧光合作用,并利用藻胆体作为光合作用的捕光天线复合体。藻蓝蛋白是一种组成藻胆体的色素蛋白,在冰淇淋等食品中被用作天然蓝色着色剂。藻蓝素(Phycocyanobilin,PCB)是蓝藻中的一种天然蓝色发色基团。PCB有望被用作食品着色剂和具有抗炎、抗氧化作用的药物。PCB作为光开关的发色基团,在合成生物学中控制生物功能。PCB与藻蓝蛋白共价结合,藻蓝蛋白是光合天线蛋白的一种成分,其提取需要专业技术、耗时的程序和/或昂贵的试剂。     

藻胆蛋白研究

藻胆蛋白是大量出现于红藻 (Ｒｈｏｄｏｐｈｙ ｔａ)、蓝绿藻 (Ｃｙａｎｏｐｈｙｔａ)和隐藻 (Ｃｒｙｐｔｏｐｈｙｔａ)中的捕光色素蛋白 ,主要包括藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白三种。藻胆蛋白把捕获的光能高效地传递给叶绿素 ,从而使海藻的光合作用得以发生[1] 。细菌、藻类和高等植物的光合作用的共同特征是具有很多“天线分子” ,这些“天线分子”吸收光能并通过非放射性过程将激发能传递到含有叶绿素的“反应中心” ,在红藻、蓝绿藻和隐藻中 ,藻胆蛋白就充当这种“天线分子”的角色。因此 ,最初的藻胆蛋白研究主要集中在探讨其光合作…     

紫细菌捕光色素蛋白复合体及光化学反应中心的研究进展

概述了近年来有关紫细菌捕光色素蛋白复合体及光化学反应中心的研究进展,并重点介绍了两种捕光色素蛋白复合体的结构以及复合体中相关色素分子在激发能传递中的作用机理.还详细阐述了紫细菌光化学反应中心的结构及反应中心中各个辅助因子在光能转化为生物可利用的化学能中的作用机理.     

光合细菌叶绿素代谢研究进展

细菌叶绿素和捕光蛋白及类胡萝卜素一起组成色素蛋白复合物,进而构成完整的捕光单位进行光合作用.简述了细菌叶绿素合成途径及其中关键的酶,并从分子水平上介绍了细菌叶绿素合成相关基因的表达调控的研究进展.     

盐胁迫对植物及其光合作用的影响（中）

盐胁迫对光能吸收和转换的影响光合作用过程实际上是把太阳能转化为生物化学能的过程,因此,植物要进行光合作用,首先就要吸收光能,然后把所吸收的光能经一系列传递,最后转换成植物所能利用的高能化合物（ＡＴＰ）。这一系列极其复杂的过程是由存在于叶绿体内、分布于类囊体膜上的各种色素蛋白复合体完成的。因此,要了解盐胁迫对光能的吸收和转换的影响,应先知道盐胁迫对这些复合体有何影响。研究结果表明,在盐胁迫下,会使叶片的各种色素蛋白复合体中极为重要的组分──叶绿素含量减少,这是由于ＮａＣｌ提高叶绿素酶的活性,促进叶…     

R─藻红蛋白三维结构研究

藻类的捕光系统是由棒状的藻胆体构成的,藻胆体又是由藻红蛋白、藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白组成的。光能从藻红蛋白传递到藻蓝蛋白,再传递到变藻蓝蛋白,最后传递到光反应中心,其传递效率接近100％。R─藻红蛋白是藻红蛋白的一种;它是多亚基,超大分子量的蛋白色素复合物。为了阐明光能传递的机理,我们使用X─射线晶体学的方法,对取自多管藻的R─藻红蛋白的三维结构进行了长期的研究并取得了一系列进展。首先,我们使用多对同晶置换法获得了R─藻红蛋白5A分辨率的结构,随后经过努力又获得了R─藻红蛋白2．8A中分辨率和1．9A高分辨率的结构,并首次解析了藻尿胆素的三维结构。我们通过对R─藻红蛋白三维结构的详细分析,对光能传递中的一些重要问题提出了自己的看法。该结构为我国有关藻类捕光蛋白的系列研究和光合作用机制研究打下了非常重要的基础。     

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.     

植株叶片的光合色素构成对遮阴的响应

叶绿素在植株体内负责光能的吸收、传递和转化, 类胡萝卜素则行使光能捕获和光破坏防御两大功能, 它们在光合作用中起着非常重要的作用。该文综述了几大主要光合色素的分布和功能, 以及不同物种的色素含量和构成差异。阳生植物的叶黄素库较大, 但脱环氧化水平不及阴生植物。黄体素与叶黄素库的比值与植物的耐阴性呈正相关关系。由不同的遮阴源造成的遮阴环境, 光强和光质有很大的差异, 总体来说对植物生长的影响, 建筑物遮阴<阔叶林遮阴<针叶林遮阴。光强的改变可诱导类胡萝卜素的两大循环——叶黄素循环和黄体素循环。由光强诱导的叶绿素含量和叶绿素a/b比值的改变与该物种的耐阴性无关。短时间的遮阴不会对植物的生长造成危害, 叶黄素库的大小不仅与每天接受的光量子有关, 更与光量子在一天的分布有关, 因为光照和温度是协同作用的。光合作用或色素构成是蓝光、红光和远红光共同作用的结果, 不是某一种单色光所能替代的。我们总结了影响植物色素构成的内因和外因, 指出植物主要通过调整光反应中心和捕光天线色素蛋白复合体的比例, 以及两个光系统的比值来调整色素含量和构成以适应不同的光照条件, 提出了现存研究中存在的一些问题, 旨在为今后的相关研究提供建议。     

综述: 植物光系统Ⅱ捕光过程的超分子结构基础

光系统Ⅱ(photosystem Ⅱ,PSⅡ)是位于植物、藻类和蓝细菌等放氧光合生物类囊体膜上的重要超分子复合物,它可通过捕获光能用于激发反应中心的电荷分离并驱动电子传递过程,在常温常压下可将水分子裂解产生氧气和质子．植物光系统Ⅱ的外周存在主要和次要捕光复合物Ⅱ(major and minor light-harvesting complex Ⅱ,LHCⅡ),它们负责吸收光能并向光系统Ⅱ传递激发能,并且还参与非光化学淬灭和状态转换相关的捕光调节过程．近年来,围绕光系统Ⅱ和LHCⅡ的结构生物学研究取得了一系列重要进展,本文总结了PSⅡ、LHCⅡ和二者共同组成的PSII-LHCII超级复合物的结构生物学研究历程以及最新进展,并对该领域的未来研究方向做出展望．     

植物光系统Ⅱ捕光过程的超分子结构基础

光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)是位于植物、藻类和蓝细菌等放氧光合生物类囊体膜上的重要超分子复合物,它可通过捕获光能用于激发反应中心的电荷分离并驱动电子传递过程,在常温常压下可将水分子裂解产生氧气和质子.植物光系统Ⅱ的外周存在主要和次要捕光复合物Ⅱ(major and minor light-harvesting complexⅡ,LHCⅡ),它们负责吸收光能并向光系统Ⅱ传递激发能,并且还参与非光化学淬灭和状态转换相关的捕光调节过程.近年来,围绕光系统Ⅱ和LHCⅡ的结构生物学研究取得了一系列重要进展,本文总结了PSⅡ、LHCⅡ和二者共同组成的PSII-LHCII超级复合物的结构生物学研究历程以及最新进展,并对该领域的未来研究方向做出展望.     

光系统II蛋白磷酸化及其生理意义

蛋白磷酸化修饰在几乎所有的生命活动中都起重要的调节作用.该文结合作者研究组的研究工作,概述了光系统II(PS II)蛋白磷酸化的调节及其生理功能.PS II复合体中的核心组分D1、D2、CP43和PsbH蛋白以及外周捕光天线(LHC II)蛋白都可以发生磷酸化.PS II蛋白磷酸化受质醌(PQ)的氧化还原状态、细胞色素b6f (Cyt b6f ) 和硫氧还蛋白以及光调节.PS II蛋白磷酸化可以调节激发能在两种光系统(PS I和PS II)之间的分配,减轻光胁迫对PS II的压力,保护核心蛋白免于光破坏,稳定PS II复合体的结构.     

光配方：植物的“芯光大道”

<正>每一次突破都出现一个奇迹,人工"芯光"与植物结合,造就了植物工厂这一现代农业中的黑科技,人工光是其发展的主要力量。那么,离开了太阳光,人工光能否完全满足植物生长发育的需要呢?万物生长靠太阳,这似乎是一个颠扑不破的真理。太阳光为绿色植物和藻类提供源源不断的光能,驱动地球上最重要的化学反应——光合作用,从而生成地球上万物生存和发展的物质基础。在这个过程中,植物利用自己的"捕光天线"高效地吸收光能,传递给定位于叶绿体类囊体膜     

用飞秒吸收光谱对PSⅡ颗粒及核心复合物原初反应的动力学研究

光合作用的核心问题之一是光合作用的原初反应,即光能的高效吸收、传递和转化的机理。本研究采用飞秒吸收技术,通过以４００ｎｍ激发,５２０～７００ｎｍ连续探测,对ＰＳⅡ颗粒及核心复合物中的能量传递、电荷分离等过程进行了研究。在ＰＳⅡ颗粒中,得到的０．１６ｐｓ,２．８ｐｓ和２０．９ｐｓ等过程为在光系统Ⅱ捕光天线复合物（ＬＨＣⅡ）中的能量传递过程,而８．６ｐｓ过程为由ＬＨＣⅡ向ＰＳⅡ核心和反应中心的能量传递过程。在ＰＳⅡ核心复合物中,得到的０．３５ｐｓ和１１．２ｐｓ过程与ＰＳⅡ内周天线之间的能量传递过程有关,而２．９ｐｓ和２０．１ｐｓ过程可能为电荷分离过程或与ＰＳⅡ反应中心有关的能量传递过程。     

R—藻红蛋白三维结构研究

藻类的捕光系统是由棒状的藻胆体构成的,藻胆体又是由藻红蛋白、藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白组成的。光能从藻红蛋白传递到藻蓝蛋白,再传递到变藻蓝蛋白,最后传递到光反应中心,其传递效率接近１００％。Ｒ－灌红蛋是藻红蛋白一种,它是多亚基,超大分子量的蛋白色素复合物。为了阐明光能传递的机理,我们使用Ｘ－射线晶体学的方法,对取自多管藻的Ｒ－藻红蛋白的三维结构进行了长期的研究并取得了一系列进展。首先,我们使用多对同晶转