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。     

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－     

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。     

PSⅡ核心复合物能量传递的飞秒时间分辨荧光光谱学研究

运用稳态、瞬态荧光光谱技术对光系统Ⅱ核心复合物的能量传递动力学进行研究.分别用436 nm光脉冲激发叶绿素a分子、45l nm光激发叶绿素a和β-胡萝卜素分子、473和481 nm光激发β-胡萝卜素分子,得到5组反应能量传递、电荷重组等过程的寿命组分:8～40 ps为核心天线中β-胡萝卜素分子通过相邻β-胡萝卜素分子或中间叶绿素a向叶绿素a分子传递能量的时间;85～152 ps为核心天线色素分子激发能传递时间;201～925 ps反映部分电荷重组过程;1.03l～1.2l ns为参与能量传递的色素分子从激发态衰退回到基态的时间;6.17～18.13 ns的长寿命时间组分归因于P680+Pheo-的重组过程.将荧光发射谱进行高斯解析,发现在核心复合物中还至少存在Chla 685 683、Chla 682 680、Chla679 673,677三种特征叶绿素a分子.     

从菠菜制备的47kD/D1/D2/Cyt b559 PSⅡ反应中心蛋白复合物

菠菜的PSⅡ颗粒在pH 6.0、有抗坏血酸钠及甘油存在的条件下,用Triton X-100处理后,经过DEAE-Toyopearl 650S离子交换层析柱分离,可得一个由47 kD,D1,D2及Cyt b559组成的PSⅡ反应中心蛋白复合物.纯化的蛋白质复合物在DPC存在下,具明显的光还原DGIP光化学活性,且在暗及光照条件下显示出SignalⅡ_(slow)及Signal Ⅱ_(fast)。低温吸收光谱和荧光光谱表明,复合物中只有叶绿素a存在;用有机溶剂抽提复合物的色素,采用一种灵敏的荧光分析方法并结合分光光度法进行分析,也证实了这点。此复合物有锰的存在,重要的化学成分中Chl a/Pheo a/Cyt b559/Mn原子的摩尔比为:18.4:2:0.8:0.3。这些结果表明;此复合物含有从PSⅡ第二电子供体Z到第一电子受体Q_A的完整光系统Ⅱ电子传递链的所有组分,同时也暗示复合物可能含有锰原子结合部位。为我们(Tang 1985)提出的水裂解系存在于PSⅡ反应中心系之中的观点提供了佐证。     

PSII核心复合物能量传递的飞秒时间分辩荧光光谱学研究

运用稳态、瞬态荧光光谱技术对光系统Ⅱ核心复合物的能量传递动力学进行研究。分别用436nm光脉冲激发叶绿素a分子、451nm光激发叶绿素a和β-胡萝卜素分子、473和481nm光激发β-胡萝卜素分子,得到5组反应能量传递、电荷重组等过程的寿命组分：8～40 ps为核心天线中β-胡萝卜素分子通过相邻β-胡萝卜素分子或中间叶绿素a向叶绿素a分子传递能量的时间;85～152 ps为核心天线色素分子激发能传递时间;201～925ps反映部分电荷重组过程;1．031～1．21ns为参与能量传递的色素分子从激发态衰退回到基态的时间;6．17～18、13 ns的长寿命时间组分归因于P680^ Pheo^-的重组过程。将荧光发射谱进行高斯解析,发现在核心复合物中还至少存在Chla683^685、Chla680^682、Chla673,677^679三种特征叶绿素a分子。     

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.     

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.     

光系统Ⅱ核心复合物的稳态荧光光谱

在83K和160K两个温度下,通过激发波长对荧光发射谱的影响研究了光系统Ⅱ中核心复合物的荧光光谱特性。用不同波长的光激发,核心复合物的发射谱的最大发射峰值不变,用480、489、495和507nm的光分别激发核心复合物,其光谱最大峰值处的荧光强度随不同激发波长下β-胡萝卜素分子的吸收强度的增大而降低,在长波长区域光谱的变化依赖于首先被激发的色素分子。所以,激发波长的不同影响着核心复合物中能量传递的途径。通过高斯解析,分析出核心复合物中至少存在有7组叶绿素a组分,它们是Ch1 a660,Ch1 a670,Ch1 a680,Ch1 a682,Ch1 a684,Ch1 a687和Ch1 a690。     

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。     

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     

光系统II核心复合物的稳态荧光光谱(英文)

在 83K 和 160K 两个温度下,通过激发波长对荧光发射谱的影响研究了光系统II中核心复合物的荧光光谱特性。用不同波长的光激发,核心复合物的发射谱的最大发射峰值不变,用 480、489、495 和 507nm 的光分别激发核心复合物,其光谱最大峰值处的荧光强度随不同激发波长下β-胡萝卜素分子的吸收强度的增大而降低,在长波长区域光谱的变化依赖于首先被激发的色素分子。所以,激发波长的不同影响着核心复合物中能量传递的途径。通过高斯解析,分析出核心复合物中至少存在有 7组叶绿素a组分,它们是Chla660,Chla670,Chla680,Chla682,Chla684,Chla687和Chla690。     

D1/D2/Cytb-559复合物的共振拉曼光谱

光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）反应中心Ｄ１／Ｄ２／Ｃｙｔｂ－５５９ 复合物在４８８ ｎｍ 处激发的共振拉曼光谱显示４ 个主要谱带,其峰位分别在１５３２（υ１）、１１６５（υ２）、１０１０（υ３）和９７０（υ４） ｃｍ － １处,表明ＰＳⅡ反应中心结合的β－胡萝卜素分子是全反式构型。Ｄ１／Ｄ２／Ｃｙｔｂ－５５９ 复合物的色素抽提液的拉曼光谱也显示４ 个主要的拉曼峰,其中υ４ 谱带的强度急剧下降,说明ＰＳⅡ反应中心内部结合的β－胡萝卜素分子与抽提液中自由的β－胡萝卜素分子的构象不同,而与光合细菌反应中心内部的类胡萝卜素分子的构象相似,其共轭多烯链的平面也处于扭曲状态     

分裂泛素化酵母双杂交系统研究光合膜蛋白相互作用

光合类囊体膜主要由光系统Ⅱ、细胞色素b6f复合物、光系统Ⅰ以及ATP合酶4个超分子复合物组成.利用分裂泛素化酵母双杂交系统研究光合类囊体膜蛋白间的相互作用.将叶绿体psbA基因编码的D1蛋白作为诱饵蛋白,以叶绿体基因psbD编码的D2蛋白、petB编码的Cytb6蛋白作为靶蛋白,分别共转化酵母菌株后进行相互作用分析.实验结果表明,诱饵蛋白D1能与来源于同一复合物光系统Ⅱ的D2蛋白发生相互作用,而与来源于细胞色素b6f复合物的Cytb6蛋白没有互作.这一结果表明,分裂泛素化酵母双杂交系统可以用于检测光合膜蛋白间的相互作用,从而为研究光合膜蛋白生物发生的调控机理提供一个有效的工具.     

D1／D2／Cyt—559复合物的共振拉曼光谱

光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）反应中心Ｄ１／Ｄ２／Ｃｙｔｂ－５５９复合物在４８８ｎｍ处激发的共振拉曼谱显示４个主要谱带,其峰位分别在１５３２（ｖｌ）１１６５（ｖ２）１０１０（ｖ３）和９７０（ｖ４）ｃｍ＾－１处,表明ＰＳⅡ反应中心结合的β－胡萝卜素分子是全反式构型。Ｄ１／Ｄ２／Ｃｙｔｂ－５５９复合物在色素抽提液的拉曼光谱也显示４个主要的拉曼峰,其中ｖ４谱带的强度急剧下降,说明ＰＳⅡ反应中心内部结合的β－胡萝卜素     

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。     

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)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。     

海洋管藻目绿藻刺松藻光系统Ⅰ复合物的分离

采用Triton X-100蔗糖密度梯度离心法,从管藻目绿藻刺松藻中分离到三种不同形式的光系统Ⅰ（PSⅠ）复合物.区带Ⅲ富含PSⅠ核心复合物（CCⅠ）,叶绿素（Chl）a/b＞20,在温和的聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）中只显示一条PSⅠ中心复合物CPⅠ条带.区带Ⅳ和Ⅴ在436和674 nm、467和650 nm以及540 nm的吸收表明,含有Chl a、b及管藻黄素和管藻素,Chl a/b比值分别为3.23和2.4.经PAGE检测,有CPⅠ和CPⅠa两种PSⅠ色素蛋白复合物带,因此区带Ⅳ和Ⅴ是由CCⅠ和含量不等的捕光复合物LHCⅠ构成的PSⅠ颗粒.区带Ⅲ只有66和56 ku两种核心多肽;区带Ⅳ和Ⅴ除了66、56 ku多肽以外,还有4种分子质量为25,26,26.2和27.5 ku的LHCⅠ多肽.室温荧光光谱显示,分离物中的各种光合色素之间保持着良好的能量传递关系,由Chl b及管藻黄素和管藻素吸收的能量都可以传递给Chl a.     

利用超快时间分辨技术对光系统Ⅱ核心天线CP43和CP47的动力学荧光光谱的分析

采用超快时间分辨荧光光谱装置对光系统Ⅱ核心天线CP43和CP47进行了研究 ,并在 5 14.5nm激光激发下获得了它们的动力学荧光光谱。CP43和CP47的荧光光谱范围分别为 6 40～ 780nm和 6 30～ 775nm ,并且它们分别在约 6 80nm和 6 91nm处有最大峰 ,在这两个峰值处的荧光寿命分别约为 3.5 4ns和 3.2 2ns。通过理论计算认为在CP43和CP47中 ,叶绿素a的荧光发射效率分别约为 38.3%和 40 .6 %。讨论了类胡萝卜素到叶绿素a分子的能量传递 ,认为在CP43和CP47中 ,类胡萝卜素到叶绿素a分子的能量传递时间常数分别为 9.6× 10 11s-1和 1.3× 10 12s-1,能量传递效率分别为 47.5 %和 6 6 .5 % ,并且估计在这两种核心天线中 ,类胡萝卜素分子和叶绿素a分子的外周间距分别约为 0 .110nm和 0 .0 85nm。