盐类对蓝绿藻光合特性的影响

藻胆蛋白是蓝绿藻的天线蛋白,由无色多肽连接,形成的一定结构叫做藻胆体,作为蓝绿藻的主要光能捕获器。一种分子量为90—120KD的无色多肽将藻胆体固着在类囊体膜表面,从而使吸收的光能可从藻蓝蛋白有效地传递给类囊体膜中光系统Ⅱ反应中心的叶绿素a3。为探讨在能量传递水平上藻胆体和类囊体膜之间的相互作用,我们研究了离子强度对蓝绿藻胆体和叶绿素a之间能量传递的影响。       

蓝藻藻胆体与类囊体膜之间光能传递的研究

从嗜热蓝藻优雅粘囊藻（Ｍｙｘｏｓａｒｃｉｎａ ｃｏｎｃｉｎｎａ Ｐｒｉｎｔｚ．）中分离到具有放氧活性的藻胆体－类囊体膜复合物。它的吸收峰位于６８０、６２８、４９０、４３８和４２０ ｎｍ ,在低离子强度（０．１～０．４ ｍ ｏｌ／Ｌ）磷酸缓冲液中的６６４ ｎｍ 荧光发射峰随离子强度的降低而升高,７１８ ｎｍ 荧光发射峰与此相反（７７ 。Ｋ,Ｅｘ＝ ５８０ ｎｍ ）。当把游离的藻胆体和已解离去藻胆体的类囊体膜在蔗糖磷酸缓冲液中重组时,随时间延长（０～６０ ｍ ｉｎ）,７１８ ｎｍ 荧光发射峰逐渐升高,６８５ ｎｍ 荧光发射峰逐渐下降（７７ 。Ｋ,Ｅｘ ＝ ５８０ ｎｍ ）,表明藻胆体与类囊体之间的解离和结合对光能传递的影响     

水葫芦及菠菜光合作用原初光反应的超快光谱研究

采用相同的分离技术,从水葫芦（Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ ｃｒａｓｓｉｐｅｓ （Ｍａｒｔ）Ｓｏｌｍｓ．）和菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｌ．）叶片中提取叶绿体。利用吸收光谱和低温荧光光谱及皮秒荧光单光子计数技术对它们的光谱性质和光系统Ⅱ荧光寿命进行了研究。这两种叶绿体吸收光谱相似,暗示着它们都能高效吸收不同波长的光子。低温荧光光谱显示,水葫芦叶绿体两个光系统之间激发能分配平衡状态差,表明不利     

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)藻胆体——类囊体膜光能传递的研究

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)藻胆体一类囊体膜的吸收峰位于678,624,490,438和418nm.当用580nm波长光激发藻胆体一类囊体膜中藻胆蛋白时,室温荧光峰位于662nm,在680nm附近有一肩;液氮温度荧光峰位于655,666,695和730nm.这说明藻胆蛋白捕获的光能能有效地传给叶绿素a.当用436nm波长光激发藻胆体一类囊性膜中叶绿素a时,室温荧光峰(?)于683nm;液氮温室荧光峰在730nm,另一小峰在695nm.表明叶绿素a捕获的光能不能传递给藻胆蛋白.藻胆体一类囊体膜放氧速率为245μmoleO_2/小时,毫克叶绿素,电境照片显示在类囊体膜上有大量藻胆体.用0.3M蔗糖,O.05M磷酸缓冲溶液洗藻胆体一类囊体膜,能使藻胆体与类囊体膜分开.对藻胆体与类囊体之间的光能传递进行了讨论.     

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)藻胆体——类囊体膜光能传递的研究

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)藻胆体一类囊体膜的吸收峰位于678,624,490,438和418nm.当用580nm波长光激发藻胆体一类囊体膜中藻胆蛋白时,室温荧光峰位于662nm,在680nm附近有一肩;液氮温度荧光峰位于655,666,695和730nm.这说明藻胆蛋白捕获的光能能有效地传给叶绿素a.当用436nm波长光激发藻胆体一类囊性膜中叶绿素a时,室温荧光峰(?)于683nm;液氮温室荧光峰在730nm,另一小峰在695nm.表明叶绿素a捕获的光能不能传递给藻胆蛋白.藻胆体一类囊体膜放氧速率为245μmoleO_2/小时,毫克叶绿素,电境照片显示在类囊体膜上有大量藻胆体.用0.3M蔗糖,O.05M磷酸缓冲溶液洗藻胆体一类囊体膜,能使藻胆体与类囊体膜分开.对藻胆体与类囊体之间的光能传递进行了讨论.     

螺旋藻藻胆体核心复合物结构与功能的研究──四种变藻蓝蛋白复合物的分离及光谱特性的研究

从螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａｐｌａｔｅｎｓｉｓ）的藻胆体中分离出四种不同光谱形式的变藻蓝蛋白（ＡＰＣ）复合物：ＡＰⅠ、ＡＰⅡ、ＡＰⅢ、ＡＰＢ,利用吸收光谱、荧光先谱（室温和低温）以及荧光激发偏振光谱比较了ＡＰＣ复合物三聚体和单体的光谱特性。四种ＡＰＣ复合物三聚体的最大吸收和最大发射峰位置各不相同,ＡＰⅡ和ＡＰⅢ位于短波区（最大吸收波长在～６５０ｎｍ．最大发射波长在６６２～６６４ｎｍ）,ＡＰⅠ和ＡＰＢ位于长波区（最大吸收波长在～６５５ｎｍ,最大发射波长在～６８０ｎｍ）,低温下的荧光发射光谱均有红移。在能量传递中,各种不同形式的ＡＰＣ复合物表现出不同的功能,以实现能量的高效传递：ＡＰⅡ和ＡＰⅢ是能量传递的中介,ＡＰⅠ和ＡＰＢ作为终端发射基因,分别将激发能传给反应中心。通过荧光激发偏振光谱研究了四种ＡＰＣ复合物及其单体内各色团间的相互关系及其在能量传递中的取向和功能。     

不同波长光下生长的柱孢鱼腥藻和满江红鱼腥藻的荧光光谱特性

在日光灯下生长的满江红鱼腥藻(Anabaena azollae),其叶绿素a所吸收光的激发能在两个系统间的分配相近于柱孢鱼腥藻(A.cylindrica)。两个光系统发射荧光强度与藻蓝素发射荧光强度的比值分别较柱孢鱼腥藻高,但两个光系统荧光发射强度的比值较低。满江红鱼腥藻藻蓝素吸收光的激发能有效地传递给两个光系统,并以较大的比例分配至光系统Ⅰ。在520 nm光下的满江红鱼腥藻,其叶绿素a所吸收光的激发能,与柱孢鱼腥藻相比,以较大的比例分配给光系统Ⅱ;而在600 nm光下的藻丝,其叶绿素a所吸收光的激发能在两个光系统间的分配与柱孢鱼腥藻相近似。600 nm光提高了满江红鱼腥藻别藻蓝素所吸收光的激发能对光系统Ⅱ荧光发射的贡献。生长在600 nm光下的藻丝较生长在520 nm光下的藻丝有更高的叶绿素a所吸收光的激发能传递效率。藻丝生长在不同波长光下有着不同的叶绿素a和藻蓝素所吸收光的激发能传递和激发能在两个光系统间的分配。     

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。     

藻蓝蛋白与含叶绿素a脂质体之间的能量传递

制备了嗜热蓝藻优雅粘囊藻（Ｍｙｘｏｓａｒｃｉｎａ　ｃｏｎｃｉｎnａ　Ｐｒｉｎｔz）的藻蓝蛋白和含Ｃｈｌ　ａ脂质体,测定了它们的吸收光谱和低温荧光发射光谱,研究了藻蓝蛋白与含Ｃｈｌａ脂质体之间的能量传递。结果显示能量传递的效率随着脂质体膜表面电荷的改变而改变：当膜表面带负电荷时,能量传递效率降低;当膜表面带正电荷时,能量传递效率随着正电荷表面活性剂ｄｉｏｃｔａｄｅｃｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＤＯＤＡＣ）的增加（从０到３０ｍｏｌ％）而升高。表明静电引力在它们的能量传递中起重要作用。     

光动力复合藻胆蛋白及其分子内能量传递现象

通过杂双官能团偶联试剂,３－（２－吡啶联疏基）丙酸Ｎ－羟基琥珀酰亚胺酯（ＳＰＤ）,我们合成了Ｒ－藻红蛋白（Ｒ－ＰＥ）与变藻蓝蛋白（ＡＰＣ）的共轭复合物。这种光动力复合藻胆蛋白具有一些特别的光物理性质,如很大的ｓｔｏｋｅｓ位移（约１７０ｕｍ,４９０ｎｍ激发,６６５ｎｍ发出荧光）、高效的分子内能量传递效率等。复合物中Ｒ—ＰＥ与ＡＰＣ的摩尔比为１４,且Ｒ—ＰＥ和ＡＰＣ在复合物中保持了它们各自的光谱性质。通过荧光发射光谱,我们观察到了这种复合藻胆蛋白的分子内能量传递现象,计算表明从Ｒ—ＰＥ到ＡＰＣ的分子内能量传递效率为６５％。二硫苏糖醇（ＤＴＴ）对复合物中联结Ｒ—ＰＥ与ＡＰＣ间的脂族二硫桥键的还原导致分子内能量传递的阻断这一现象进一步证实了复合物中存在分子内能量传递现象。根据Ｆｏｒｓｔｅｒ能量转移机理,计算得出给体与受体发色团间距离为７２Ａ,这一距离与两种蛋白的大小是基本相符的。     

植物光合机构的状态转换

植物光合机构的状态转换是一种通过光系统Ⅱ的捕光天线色素蛋白复合体（LHCⅡ）的可逆磷酸化调节激发能在两个光系统间的分配来适应环境中光质等短期变化的机制．一般植物光合机构的LHCⅡ磷酸化主要受电子递体质醌和细胞色素b6f复合体氧化还原状态的调节,从而影响其在两种光系统间的移动。植物光合机构的状态转换也可以通过两种光系统相互接近导致激发能满溢来平衡两个光系统的激发能分配。外界离子浓度骤变可以引起盐藻LHCⅡ磷酸化,其调节过程与电子递体的氧化还原状态无关。绿藻的状态转换可以调节细胞内的ATP供求关系。     

用470fs时间分辨率荧光光谱法研究光系统Ⅱ反应中心原初反应的动力学特性

以菠菜（ＳｐｉｎａｃｉａｏｌｅｒａｃｅａＭｉｌ．）叶绿体中的ＰＳⅡ颗粒和ＰＳⅡ核心复合物为材料,用４７０ｆｓ时间分辨率的荧光光谱技术研究ＰＳⅡ反应中心原初反应的动力学特性,选择不同的时间测量范围和不同的检测波长,经过解卷积和多指数拟合可以分辨出２～４个衰减组分,对所得的动力学参数进行分析和讨论,认为其中３ｐｓ的组分与电荷分离有关,而０．８、１２、２５和１００ｐｓ的衰减组分很可能属于能量传递过程,提出了可能的动力学模型。     

蓝藻(A.variabilis)藻胆体核结构与功能的研究II.变藻蓝蛋白六聚体内能量传递过程的物理机制

以变藻蓝蛋白的晶体结构和光谱性质为基础,利用密度矩阵理论对变藻蓝蛋白六聚体内的激发能传递物理机制进行分析,并利用时间分辨荧光光谱技术对其能量传递途径进行实时探测。结果表明：在变藻蓝蛋白六聚体内,色素对（毗邻单体上的色素αｉ８４βｊ８４,其中ｊ＝ｉ±１,和β＊ＬＣＭ４２）内的能量传递服从激子偶极－偶极相互作用机制;而色素对之间的能量传递机制则为Ｆｒｓｔｅｒ偶极－偶极相互作用机制,并且其能量传递途径分为两类：（１）．两个变藻蓝蛋白三聚体之间色素对的能量传递,其时间常数大约为１５ｐｓ左右;（２）．同一变藻蓝蛋白三聚体内色素对间的能量传递,在ＡＰＩＩ三聚体内,其能量传递时间大约为４５ｐｓ左右,而在ＡＰＩ三聚体内,其能量传递时间常数为４５ｐｓ和６５ｐｓ。     

蓝藻(A.variabilis)藻胆体核结构与功能的研究II.变藻蓝蛋白六聚体内能量传递过程的物理机制

以变藻蓝蛋白的晶体结构和光谱性质为基础,利用密度矩阵理论对变藻蓝蛋白六聚体内的激发能传递物理机制进行分析,并利用时间分辨荧光光谱技术对其能量传递途径进行实时探测。结果表明：在变藻蓝蛋白六聚体内,色素对（毗邻单体上的色素αｉ８４βｊ８４,其中ｊ＝ｉ±１,和β＊ＬＣＭ４２）内的能量传递服从激子偶极－偶极相互作用机制;而色素对之间的能量传递机制则为Ｆｒｓｔｅｒ偶极－偶极相互作用机制,并且其能量传递途径分为两类：（１）．两个变藻蓝蛋白三聚体之间色素对的能量传递,其时间常数大约为１５ｐｓ左右;（２）．同一变藻蓝蛋白三聚体内色素对间的能量传递,在ＡＰＩＩ三聚体内,其能量传递时间大约为４５ｐｓ左右,而在ＡＰＩ三聚体内,其能量传递时间常数为４５ｐｓ和６５ｐｓ。     

蓝光对满江红鱼腥藻吸收光谱和荧光光谱特性的影响

生长在蓝光下的满江红鱼腥藻的β-胡萝卜素吸收与叶绿素a和藻蓝素吸收的比值较生长在日光灯光下的藻丝低,即在相同的β-胡萝卜素吸收基础上,生长在蓝光的藻丝有更大比例的叶绿素a和藻蓝素的吸收,在相同的叶绿素a含量的基础上,生长在蓝光下的藻丝,其光系统Ⅱ和光系统Ⅰ发射荧光强度与藻蓝素发射荧光强度的比值皆较生长在日光灯光下的藻丝高。藻蓝素所吸收光的激发能有效地传递给两个光系统。光系统Ⅱ可变荧光强度和固定荧光强度的比值亦较生长在日光灯光下的藻丝高。藻丝细胞在蓝光下具有高的色素所吸收光激发能传递效率和激发能利用效率,使满江红鱼腥藻更有较地利用共生体内环境的较短波长的光。     

菠菜和黄瓜光系统Ⅱ捕光叶绿素a／b蛋白质复合体的比较研究

用菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｍｉｌｌ．）和黄瓜（Ｃｕｃｕｍ ｉｓｓａｔｉｖｕｓＬ．）叶片的叶绿体制备出光系统Ⅱ捕光叶绿素ａ／ｂ 蛋白质复合体（ＬＨＣⅡ）,并对这两种ＬＨＣⅡ的聚合状态的Ｃｈｌａ／ｂ 值、光谱特性以及多肽组分进行了比较研究。实验结果表明,菠菜ＬＨＣⅡ的Ｃｈｌａ／ｂ 为１．３３,黄瓜ＬＨＣⅡ的Ｃｈｌａ／ｂ 为１．１７。其光谱特性说明黄瓜的ＬＨＣⅡ更富含Ｃｈｌｂ。它们的多肽组分存在着明显差异,菠菜的ＬＨＣⅡ含有２７ ｋＤ和２５ ｋＤ ２个多肽,而黄瓜的ＬＨＣⅡ只含有２７ ｋＤ １个多肽,这表明２５ ｋＤ多肽含有较少的Ｃｈｌｂ。叶绿素蛋白质复合体的分析结果表明,菠菜ＬＨＣⅡ的单体、二聚体及三聚体均由２个多肽组成;而黄瓜的ＬＨＣⅡ不同聚合状态均由１个多肽组成     

管藻目绿藻叶绿素蛋白复合物特性及比较研究

采用温和的ＰＡＧＥ法从管藻目刺松藻（Ｃｏｄｉｕｍ ｆｒａｇｉｌｅ （Ｓｕｒ．）Ｈａｒｉｏｔ）和假根羽藻（Ｂｒｙｏｐｓｉｓ ｃｏｒｔｉｃｕｌａｎｓ Ｓｅｔｃｈ．）,丝藻目绿藻软丝藻（Ｕｌｏｔｈｒｉｘ ｆｌａｃｃａ （Ｄｉｌｌｗ．）Ｔｈｕｒ．）,及菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｌｏｅｒａｃｅａ Ｍｉｌｌ．）中分别得到１１、１１、７和９种色素蛋白复合物,对复合物的多种特性,包括分子量、Ｃｈｌ ａ／ｂ比值、叶绿     

螺旋藻（Spirulina platensis）藻胆体在解离过程中荧光发射光谱和光能传递的研究

对螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａｐｌａｔｅｎｓｉｓ）藻胆体在室温和７７Ｋ处于不同浓度磷缓冲溶液和不同解离时间的荧光发射光谱进行了研究。藻胆体在０．９ｍｏｌ／Ｌ磷酸缓冲溶液中,由于没有发生解离,光能传递效率高,在７７Ｋ荧光发射光谱中只有一个峰,位于６８７ｎｍ,属于别藻蓝蛋白－Ｂ。当藻胆体悬浮在０．３ｍｏｌ／Ｌ磷酸缓冲溶液中１分钟,７７Ｋ荧光光谱的主峰出现在６８４ｎｍ．又出现６５５ｎｍ和６６６ｎｍ荧光峰,它们依次属子Ｃ－藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白。在２小时;６５５ｎｍ荧先峰成为主峰,６８４ｎｍ荧光峰为次峰,６６６ｎｍ荧光肩消失。这表明Ｃ－藻蓝蛋白所捕获的先能已不能传递给别藻蓝蛋白,但能传给别藻蓝蛋白－Ｂ。我们提出在螺旋藻藻胆体中存在两类Ｃ－藻蓝蛋白,一是与别藻蓝蛋白相连接,另一是与别藻蓝蛋白－Ｂ相连接。     

发状念珠藻藻殖段的分化及其光合特性的研究

发状念珠藻 (NostocflagelliformeBorn .etFlah .)存在着两个重要而明显的个体发育阶段 ,即营养藻丝体和藻殖段。采用弱光 (铺垫砂粒遮光 ) ,红光或在白光下向培养基中加入DCMU (3,4_dichlorophenyl_1,1_dimethylurea)等方法 ,可促进营养藻丝体转变成藻殖段。用可见光吸收光谱、低温荧光发射光谱和光合放氧活性表示发状念珠藻藻丝体与藻殖段的光合特性 ,表明营养藻丝体和藻殖段的可见光吸收光谱和色素含量差别不大。而两者在不同光强范围 (110～ 12 0 0 μmol·m-2 ·s-1)和不同温度 (15～ 45℃ )下的光合放氧活性 ,表明发状念珠藻的藻殖段比营养藻丝体可能更适合在低光强下和较高的温度下生长。从荧光发射光谱可以看出 ,在光合能量传递中营养藻丝体比藻殖段在两个光系统之间的光能分配上更加均衡 ;但是藻殖段中藻胆体吸收光能向两个光系统的传递比营养藻丝体的更加有效。可以认为藻殖段的形成对光合作用的结构与功能产生影响。     

螺旋藻（Spirulina platensis）藻胆体在解离过程中荧光发射光谱和光能传递的研究

对螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａｐｌａｔｅｎｓｉｓ）藻胆体在室温和７７Ｋ处于不同浓度磷缓冲溶液和不同解离时间的荧光发射光谱进行了研究。藻胆体在０．９ｍｏｌ／Ｌ磷酸缓冲溶液中,由于没有发生解离,光能传递效率高,在７７Ｋ荧光发射光谱中只有一个峰,位于６８７ｎｍ,属于别藻蓝蛋白－Ｂ。当藻胆体悬浮在０．３ｍｏｌ／Ｌ磷酸缓冲溶液中１分钟,７７Ｋ荧光光谱的主峰出现在６８４ｎｍ．又出现６５５ｎｍ和６６６ｎｍ荧光峰,它们依次属子Ｃ－藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白。在２小时;６５５ｎｍ荧先峰成为主峰,６８４ｎｍ荧光峰为次峰,６６６ｎｍ荧光肩消失。这表明Ｃ－藻蓝蛋白所捕获的先能已不能传递给别藻蓝蛋白,但能传给别藻蓝蛋白－Ｂ。我们提出在螺旋藻藻胆体中存在两类Ｃ－藻蓝蛋白,一是与别藻蓝蛋白相连接,另一是与别藻蓝蛋白－Ｂ相连接。