光系统Ⅱ反应中心复合物中Cytb559的光还原

以分离纯化的光系统Ⅱ反应中心D1/D2/Cyt b559复合物为实验体系,在厌氧条件下,观察到Cytb559的光还原,表明Cyt b559能直接从Pheo~-接受电子,而且Cyt b559的光还原是不可逆的。当外加次级电子受体2,6-二甲基苯醌(DMBQ)与D1/D2/Cyt b559复合物重组之后,Cyt b559的光还原被延迟了,此时电子主要通过DMBQ传递,而且还原的Cyt b559在光照后的暗放置中有部分氧化。作者认为不依赖于醌受体的由Pheo~-到Cyt b559的电子传递是一条新的、次要的电子传递路线,它对光系统Ⅱ反应中心起保护作用。     

细胞色素 b559与PSⅡ光抑制的光保护机制

Cyt b559是由两条多肽,即α_、β_两个亚基组成的一种血红蛋白,是光系统Ⅱ（PSⅡ）蛋白复合体必不可少的组分。简要介绍了Cyt b559的分子组成及其氧化还原特性。重点阐述了在光抑制条件下Cyt b559对PSⅡ反应中心的可能保护机制和由Cyt b559参与的围绕PSⅡ的循环电子传递。     

温度升高对PSⅡ中CP47和CP47／D1／D2／Cyt b559 Chla能量传递的影响

采用激励光源为4MHz、514．5nm的延时分幅扫描单光子计数荧光装置对从菠菜中分离提纯的核心天线CP47和CP47／D1／D2／Cyt b559复合物的Chla的能量传递进行了研究,得到经20℃、42℃和48℃处理后的最大峰值处的时问常量。分析认为CP47中,20～42℃之间的温度对蛋白质空间结构的改变较小,Chla分子之间的能量传递受到微小的影响,而42～48℃之间的温度引起较大的蛋白质空间结构改变,明显地影响了其中Chla分子问的能量传递。在PSⅡ(2P47／D1／D2／cyt b559复合物中,处理温度的升高使CP47／D1／D2／cyt b559复合物的二级结构、色素分布的空间位置发生变化,从而影响了CP47／D1／D2／Cyt b559复合物中Chla的能量传递以及电荷重组,42℃已对其造成影响,而48℃对其的影响很大。     

光系统Ⅱ反应中心D1／D2／cyt b559复合物的组氨酸残基的光照破坏

高等植物在强光照射下光合作用受到抑制。现已普遍认为,光抑制的原初部位是光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的反应中心。无论在整个叶片,还是在类囊体膜以及 PS Ⅱ颗粒、放氧颗粒中均能发现光破坏现象。但是,由于在这些颗粒中有许多与光破坏不直接相关的色素和蛋白分子,因此很难确定具体哪个分子受到破坏。而以只含有少数色素和多肽分子的 PSⅡ反应中心 D_1/D_2/cyt b599复合物为材料可以克服这个困难。该反应中心复合物的获得大大推动了光破坏机理的研究。现已证明,D_1/D_2/cyt b559复合物对光照十分敏感,光照可引起原初电子供体 P680的破坏。我们发现该反应中心的破坏是多步     

细胞色素 b559与PSⅡ光抑制的光保护机制

Cyt b559是由两条多肽,即α、β-两个亚基组成的一种血红蛋白,是光系统Ⅱ(PSⅡ)蛋白复合体必不可少的组分。简要介绍了Cyt b559的分子组成及其氧化还原特性。重点阐述了在光抑制条件下cyt b559对PSⅡ反应中心的可能保护机制和由Cyt b559参与的围绕PSⅡ的循环电子传递。     

光系统Ⅱ反应中心CP47/D1/D2/Cyt b-559复合物中色素分子空间取向的线二色光谱研究

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680 nm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-胡萝卜素分子(Ⅰ)与光合膜平面近似平行,而在460和490nm处有吸收的β-胡萝卜素分子(Ⅱ)与光合膜垂直.光破坏实验显示垂直取向的β-胡萝卜素分子对强光敏感.680nm处吸收的叶绿素分子成分复杂,可能包含有P680和核心天线CP47蛋白上的色素分子.     

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D_1/D_2/cyt b_(559)复合物光破坏的多步反应

光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心D_1D_2’cyt b_(559)复合物在强光照射下色素分子受到破坏,导致在红区(Q_y带)的吸光度值及CD信号的下降,而且在光照后的暗放置过程中这种变化继续进行,吸收差光谱的峰位在680nm处,说明受破坏的很可能是原初电子供体P680.在光照后的暗放置过程中,该反应中心复合物的荧先强度继续升高,而且峰位蓝移.所有这些结果表明,在光照的过程中,PSⅡ反应中心D_1/D_2/cytb_(559)复合物很可能有一个相对稳定的反应中间体形成,从而造成在暗放置过程中该反应中心继续受到破坏,也就是说,PSⅡ反应中心D_1/D_2/cytb_(559)复合物的光破坏不是一步反应,而是一个多步反应.     

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。     

具放氧功能的PSⅡ反应中心复合物的分离及其特性

用Triton X-100处理PSⅡ颗粒,接着通过DEAE-Toyopearl 650S一步柱层析制备PSⅡ反应中心复合物具有良好的DCIP光还原活性和放氧功能,SDS-PAGE分析表明含有47,43,33,32,30kD和9kD6种多肽组分;还具有和前人用其它方法制备的放氧PSⅡ反应中心复合物相同的吸收光谱和荧光发射光谱。圆二色谱检测证明,本法所制备的复合物仍保持色素蛋白固有的α-螺旋结构与反应中心叶绿素的二聚体存在形式。EPR谱检测证明,该复合物具有保持完好的电子供体D存在;Mn~(2 )参与了电子传递。     

植物光系统Ⅱ放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统Ⅱ(PSⅡ)的重要功能之一.PSⅡ的放氧反应主要是由PSⅡ氧化侧的4个锰原子组成的锰簇催化的.在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白,对放氧反应起着重要作用.文章总结了植物光系统Ⅱ外周蛋白的结构和功能研究方面的最新进展.     

光系统Ⅱ反应中心D_1-D_2-Cyt b_(559)复合物低温(77K)荧光发射差异的研究

对菠菜光系统Ⅱ反应中心D_1-D_2-Cytb_(559)复合物进行了系统的低温(77K)荧光发射性质研究。结果表明,D_1-D_2-Cytb_(559)复合物具有681nm和684nm两种波长的低温荧光发射,但两者通常并不是同时存在,而是取决于Ca-680与Ca-670Chla分子的相对含量的。Ca-670Chla含量的增加,会使其低温荧光发射出现在681nm;而Ca-680Chla含量的增加,则会使其低温荧光发射出现在684nm。Ca-670与Ca-680Chla分子的相对含量与不同状态的菠菜叶材料有关。PSⅡ反应中心内周天线CP-47,CP-43多肽的存在是D_1-D_2-Cytb_(591)复合物低温荧光发射红移的原因,而D_1-D_2-Cytb_(559)复合物的不稳定变化则与其蓝移的低温荧光发射有关。     

植物光系统Ⅱ放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统Ⅱ（PSⅡ）的重要功能之一。PSⅡ的入氧反应主要是由PSⅡ氧化侧的4个锰原子组成的锰簇催化的。在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白,对放氧反应起着重要作用。文章总结了植物光系统Ⅱ外周蛋白的结构和功能研究方面的最新进展。     

光系统Ⅱ反应中心D_1-D_2-Cyt b_(559)的光破坏作用研究

从高等植物叶绿体中分离得到的光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心D_1-D_2-Cytb(559)复合物很不稳定,极易受到光照的破坏。光照导致D_1-D_2-Cytb_(559)在红区(Qy带)的吸收光谱发生很大的变化,在最初光照45秒时间内,吸光度值升高,继续光照则吸光度值下降,而且680nm处的下降速度最大,吸收峰发生兰移,光照也导致荧光强度增大,发射峰兰移。所有这些结果表明,光破坏至少存在两个不同的过程,而且主要受到破坏的是原初电子供体P680。     

光系统Ⅱ反应中心CP47/D1/D2/Cyt b-559复合物中色素分子空间取向的线二色光谱研究(英文)

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(1 0 0K)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/Cytb_5 5 9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/Cytb_5 5 9中 6 80nm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 5 0 5nm处有吸收的 β_胡萝卜素分子(Ⅰ)与光合膜平面近似平行,而在 46 0和 490nm处有吸收的 β_胡萝卜素分子(Ⅱ)与光合膜垂直。光破坏实验显示垂直取向的 β_胡萝卜素分子对强光敏感。6 80nm处吸收的叶绿素分子成分复杂,可能包含有P6 80和核心天线CP47蛋白上的色素分子。     

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     

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。     

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.用同一介质不同条件去除过量的去垢剂.从两种植物中分离纯化的Cyt b-559具有相似的吸收光谱,在非变性电泳中有相同的泳动特征.用修订的适用于分析小蛋白的Tricine-SDS-PAGE证明,从两种植物中分离得到的Cyt b-559都是由两个多肽亚基组成,它们的表观分子量分别为9 kD和4 kD.低温荧光光谱的结果表明,Crt b-559的荧光激发峰位为413nm和439 nm,荧光发射峰位在563 nm和668 nm,首次证明Cyt b-559可以发出荧光并将电子传递给叶绿素.首次通过Cyt b-559的紫外荧光光谱证明Trp残基位于该蛋白的疏水跨膜区内.     

植物叶绿素-蛋白质复合物的研究——Ⅰ.阳生植物向日葵、阴生植物—叶兰的叶绿素-蛋白质复合物

阳生植物向日葵的叶绿体囊状体膜,用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳最多可分离出8条含叶绿素带:复合物Ⅰa、Ⅰb、Ⅰc、Ⅱa、Ⅱb、Ⅳ、Ⅱc和游离色素去垢剂复合物Ⅲ。从阴生植物一叶兰只分离出6条含叶绿素带,属光系统Ⅰ的只有一条带(Ⅰc)。向日葵的复合物Ⅳ,从电泳迁移率、吸收光谱、光密度扫描等看来,如最近有的实验室所提出的那样,是与PSⅡ反应中心有关的。一叶兰复合物X的电泳迁移率与向日葵复合物Ⅳ相似,但它不但含Chl a还含有Chl b。它在室温下680nm的荧光发射与复合物Ⅳ十分相似,在所有这些复合物中,它们二者的发射最强。阳生植物(向日葵、菠菜、莴苣)叶绿体的Chl a/b值比阴生植物(一叶兰、广东万年青、吊兰)高,阴生植物(一叶兰)LHCP复合物的量大于阳生植物(向日葵)。并初步看出,阴生植物(一叶兰)LHCP复合物的Chl a/b值也低于阳生植物(向日葵)的相应复合物。     

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．