叶绿体膜的结构与功能——(Ⅰ)、叶绿体膜的结构、组成与光系统Ⅱ功能的关系

当小麦黄化幼苗在间歇光(周期为2分钟光、118分钟暗)下转绿二十四小时,获得一种发育不完善的叶绿体膜,将它与发育完善的叶绿体膜相比较,研究了它们的结构、组成与光系统Ⅱ功能的关系。发育不完善的膜,无基粒、而发育完善的膜,具有基粒。后者有较高的叶绿素含量、较低的叶绿素a/b比值,具有叶绿素蛋白复合物T及复合物Ⅱ,而前者完全缺乏复合物Ⅱ。发育不完善的叶绿体膜具有较完善的光系统Ⅰ成份,但明显缺乏高电位的细胞色素b_(559)、它们光还原DCPIP的活力比发育完善的膜高二倍多,加DPC人工电子给体,还可提高百分之三十多。以上结果可以得出以下结论:1.发育不完善的膜,缺乏捕获光能的叶绿素a/b蛋白复合物,缺乏基粒;2.在发育不完善的膜中,光系统Ⅰ发育较完善、但水裂解酶系统在整个电子传递链中则处于发育最慢的部分;3.由于发育不完善的膜,缺乏高电位细胞色素b_(559),我们推测它不可能处于电子传递链的主链上,而可能位于光系统Ⅱ的侧链上;4.发育不完善的膜、由于结构简单、自我调控能力弱,不能抵抗恶劣条件,如加抑制剂或在弱光下,光化学活性急剧下降。     

毕氏海蓬子光系统Ⅱ颗粒的分离与鉴定

采用去污剂TritonX-100增溶类囊体膜和高速离心的方法,首次分离和纯化了毕氏海蓬子的光系统Ⅱ（photosystemⅡ,PSⅡ）颗粒,通过光谱学和SDS-PAGE对其进行鉴定并与类囊体膜进行比较。室温吸收光谱结果表明,PSⅡ颗粒在蓝区的叶绿素（chlorophyll,ChOb和胡萝卜素类吸收峰为485nm,在红区的Ch1b吸收峰为655nm,这两个峰值均低于类囊体膜中的。77K荧光发射光谱结果表明,提取的PSⅡ颗粒基本不含光系统Ⅰ（photosystemⅠ,PSI）的低温荧光反射峰737nm。77K荧光激发光谱结果显示,海蓬子PSⅡ颗粒在470-485am之间的Ch1b 和胡萝卜素类的荧光发射峰明显低于类囊体膜的。这说明在PSⅡ中大部分的PSI已被除去。电泳结果显示,海蓬子PSⅡ颗粒缺少PSI反应中心蛋白质亚基PsaA和PsaB,这说明提取到的PSⅡ纯度较高,这为进一步研究毕氏海蓬子PSⅡ的结构与功能奠定基础。     

镉离子对菠菜叶绿体光系统Ⅱ的影响

环境污染因子重金属离子镉(Cd~(2 ))对菠菜(Spinacia oleracea L.)叶绿体光合作用有明显的抑制作用,其中对光系统Ⅱ(PSⅡ)的抑制作用显著。5mmol/l Cd~(2 )可抑制 PSⅡ放氧活性53％。Cd~(2 )使叶绿体和 PSⅡ制剂的 DCIP 光还原活性降低;可变荧光也受到抑制。加入 PSⅡ的人工电子供体 DPC 仅使被抑制的 DCIP 光还原活性稍有恢复;加入羟胺对被抑制的可变荧光并无明显影响。因此我们认为 Cd~(2 )除了作用于 PSⅡ氧化侧外,还可能直接损伤了 PSⅡ反应中心。不同浓度的 Cd~(2 )处理后,叶绿体全电子链的电子传递活性比放氧活性的速率降低快。这暗示着 PSⅡ氧化侧不是 Cd~(2 )唯一的作用部位,在 PSⅡ与 PSⅠ之间的电子传递链上还存在有对 Cd~(2 )敏感的部位。     

钙亲和层析分离纯化光系统Ⅱ中的钙结合蛋白（Ⅰ）

Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ６Ｂ经环氧氯丙烷活化后,与亚氨基二乙酸钠偶联。用钙离子作配体从光系统Ⅱ中分离纯化得到一种钙结合蛋白,在ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶上此蛋白呈现单一电泳谱带,分子量约为３０ｋＤａ。根据Ａｒｎｏｎ和Ｂｒａｄｆｏｒｄ方法测定的结果表明该蛋白质是叶绿素ａ／ｂ结合蛋白,每分子蛋白约结合有５分子叶绿素ａ,２分子叶绿素ｂ和一定数量的胡萝卜素分子。     

一个适用于分离光系统Ⅱ的凝胶电泳系统

用一高分辨率的凝胶电泳系统从延长破碎时间的蓝藻类囊体膜增溶物中分离出１４条绿色的带。按照电泳迁移率的增加顺序,自上而下分别是ＣＰＩａ,ＣＰＩｂ,ＣＰＩｃ,ＣＰＩｄ,ＣＰＩｅ,ＣＰＩｆ,ＣＰＩｇ,ＣＰＩｈ,ＣＰａ１,ＣＰａ２,ＣＰａ３,ＣＰａ４,ＣＰａ５和ＦＣ。ＣＰａ１,ＣＰａ２,ＣＰａ３,ＣＰａ４和ＣＰａ５５种叶绿素蛋白复合体的吸收光谱相似,它们在蓝区的吸收峰位子４３６ｎｍ,而红区的吸收峰则位于６７０—６７３ｎｍ附近。它们的低温荧光发射光谱亦很相似,其荧光发射峰都位于６８５ｎｍ处。因此它们都属于光系统Ⅱ叶绿素ａ蛋白复合体．跟传统电泳相比,该系统对光系统Ⅱ的分离能力提高了１．５倍。     

光系统Ⅱ颗粒的毫秒延迟荧光的研究

本文主要报导了具有放氧活性的光系统Ⅱ(PSⅡ)颗粒的毫秒延迟荧光(ms-DF)的特性以及NH_4Cl对它的调节作用.     

叶绿体PSⅡ光能耗散机制的研究进展

植物的光合作用包括光能固定和过剩光能的耗散两个方面,在光能耗散方面,除了人们以前所认识的光呼吸、Mehler反应等生化机制外,近几年人们发现在光合系统Ⅱ（PSⅡ）复合体内还存在三种光能耗散方式：a．围绕PSⅡ的电子循环;b．与类囊体膜的能量化和叶黄素循环有关的热耗散;c与PSⅡ反应中心异质化及D1蛋白修复循环有关的能量耗散机制．     

二价阳离子对不饱和脂肪酸抑制叶绿体光系统Ⅱ电子传递的解抑作用

已知 Mn~( )可以解除不饱和脂肪酸对叶绿体光合电子传递的抑制。本文指出,这种解抑作用,只有当Mn~( )先与叶绿体共处,或Mn~( )与不饱和脂肪酸先混和后再加到叶绿体中,才能发生。如果叶绿体先与脂肪酸接触,随后加入Mn~( )就不再能恢复电子传递活性。其它二价阳离子,例如 Ca~( )、Mg~( )、Co~( )和Zn~( ),都在不同程度上具有解除脂肪酸的抑制效应。因此不能认为Mn~( )在光系统Ⅱ氧化侧的电子传递途径上起着旁路作用,而可能是二价阳离子与游离的不饱和脂肪酸结合,保护了类囊体膜不受损害。     

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.     

光系统Ⅱ颗粒放氧的钙激活和钙定位

1IntroductionTheoxyg6n－evolvingco…。（OEC）ofphotosystem11（ppfi）isahighlycideredstructllleofvanouspolpotideswhichp～dethebindingsltesfortheInompccofactorsandmedi-atetheactionofthem．（GhanotaldsandYoc1990,DebuS1992,Yoc1991）．Thep。essof…。lutiontakesplaceinmD。arthel。佃。－faceofthethylakoidmembrane．Itis“v。byl…恤mpresfo。。－ganese,2。3calciumandsevendCIions．OfthetllleekindsOfionsinvolvedinthephotOSyntheticsPlittingofwater,陶峙见。［［ene——。Ivelyc佃n－tenzed（Ghanota…     

叶绿体膜的结构与功能 Ⅱ.钾离子和镁离子对两种类型叶绿体膜吸收光谱及光系统Ⅱ功能的影响

研究不同阳离子和不同阳离子浓度对两种类型的叶绿体膜吸收光谱和光系统Ⅱ功能的影响。观察到一价的 K~ 和二价的 Mg~(2 )对发育完善的叶绿体膜的吸收光谱具有同样的效应,它们均降低这种叶绿体在红区和蓝区的吸收峰,峰值的降低与离子浓度成正相关。而在发育不完善的叶绿体中却没有观察到类似的现象。在不同浓度的 K~ 和 Mg~(2 )的存在下,红区的吸收峰几乎完全重叠,仅在蓝区稍有变化。不同浓度的 K~ 和 Mg~(2 )对上述两种类型的叶绿体膜的 DCIP 光还原速度均有促进作用,但是它们的促进作用有相当大的差别。本文还讨论了阳离子对这两种类型叶绿体膜吸收光谱和光系统Ⅱ活力不同影响的原因。     

杂种杨无性系的光系统Ⅱ放氧活性、光合色素及叶绿体超微结构对光胁迫的响应

 用氧电极仪、红外CO2气体分析仪及叶绿素荧光仪,结合透射电镜技术对几个杂种杨无性系在光胁迫下的光系统Ⅱ活性、光合色素及叶绿体超微结构进行了测定。随着预处理光强的增加,各无性系叶片的净光合速率和光系统Ⅱ放氧活性明显下降。二倍体无性系B11的光系统Ⅱ最大光化学效率（Fv/Fm）及实际光化学效率［(Fm′-F)/Fm′］高于两个三倍体无性系B346和B342。强光下三倍体无性系B346的非光化学淬灭远高于B342和二倍体无性系B11。叶绿素含量和光合速率没有明显的线性关系,叶绿素a/b含量在自然光胁迫下存在季节变化,受强光胁迫2个三倍体无性系的叶绿素a/b增大。预处理光强PFD超过3 000 μmol photons·m-2·s-1,各无性系的基粒类囊体片层结构遭到破坏,但二倍体无性系的类囊体片层结构受破坏程度较三倍体无性系轻。叶绿体蛋白合成抑制剂（硫酸链霉素,SM）可加剧叶绿体超微结构的破坏。     

大豆具放氧活性的光系统Ⅱ颗粒的光合特性

用去垢剂Triton X-100从大豆叶绿体制备出具放氧活性的光系统Ⅱ颗粒。放氧活性达208 μmol O_2 mg~(-1) Chl.hr~(-1)以吸氧表示的PSI活性以及低温荧光发射中代表光系统Ⅰ的F_(735)均比叶绿体明显下降。光诱导P_(700)吸收变化很难检测出来,用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳几乎分离不出属光系统Ⅰ的叶绿素蛋白质复合物带来。代表光系统Ⅱ活性的DCIP光还原活性很高。颗粒的Chl a/b值为1.9。以上结果表明这颗粒十分富含光系统Ⅱ和放氧系统,其光系统Ⅰ含量是可以忽略的。 在文中也叙及从菠菜和蓖麻叶绿体得到的相似颗粒的一些光合特性。     

NaCl胁迫加重强光胁迫下超大甜椒叶片的光系统Ⅱ和光系统Ⅰ的光抑制

快速叶绿素荧光动力学可以在无损情况下探知叶片光合机构的损伤程度,快速叶绿素荧光测定和分析技术(JIP-test)将测量值转化为多种具有生物学意义的参数,因而被广泛应用于植物光合机构对环境的响应机制研究.该文研究了超大甜椒(Capsicum annuum)幼苗在强光及不同NaCl浓度胁迫下的荧光响应情况.与单纯强光胁迫相比,NaCl胁迫引起了叶绿素荧光诱导曲线的明显改变,光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制加重,同时PSⅡ反应中心和受体侧受到明显影响,而且高NaCl浓度胁迫下PSⅡ供体侧受伤害明显,同时PSⅠ反应中心活性(P700+)在盐胁迫下明显降低.这些结果表明,NaCl胁迫会增强强光对超大甜椒光系统的光抑制,并且浓度越高抑制越明显,但对PSⅠ的抑制作用低于PSⅡ.高NaCl浓度胁迫易对PSⅡ供体侧造成破坏,且PSⅠ光抑制严重.     

菠菜光系统Ⅱ天线组分CP29的分离及其性质

菠菜放氧的光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）核心复合物经０．８ｍｏｌ／Ｌ Ｔｒｉｓ（ｐＨ８．０）洗涤后,用温和的非离子去垢剂ＤＭ和高浓度的ＬｉＣｌＯ４增溶,再经ＤＥＡＥ－Ｔｏｙｏｐｅａｒｌ－６５０Ｓ离子交换柱层析分离,可得到ＰＳⅡ天线组分中的叶绿素α／ｂ结合蛋白（ＣＰ２９）。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ显示一条３０ｋＤ蛋白质带。根据Ａｒｎｏｎ法和Ｍａｒｋｗｅｌｌ法的结果表明,每个蛋白质分子结合有７～８个分子的叶绿素α和２～３     

具有放氧活性的光系统Ⅱ颗粒的某些荧光特性

我们对具有放氧活性的光系统Ⅱ(PSⅡ)颗粒的某些荧光特性进行了研究.加Mg~(2+)后可使这种颗粒的叶绿素低温荧光发射中的F695相对提高,但不引起可变荧光的增加.这可能是Mg~(2+)促使捕光色素向PSⅡ反应中心传递更多的激发能.DCMU对PSⅡ颗粒荧光的作用与对叶绿体相反,它引起可变荧光淬灭;随后加入人工电子受体DMBQ可使可变荧光更加强烈地降低,看来在这种颗粒中在有DCMU的情况下可能存在一个环式电子流.电子受体DMBQ也可能参加了这个循环过程.     

ＰＳⅠ颗粒光抑制的可能机理

从菠菜（Spinacia oleracea L.)叶绿体中提取的ＰＳⅠ颗粒中加入不同浓度的组氨酸,利用光谱和ＳＤＳ－ＰＡＧＥ技术研究了强光（２３００μmol.m^-2.s^-1）处理过程中外加组氨酸对色素和多肽光破坏进程的影响,强光处理可以使ＰＳⅠ颗粒的光吸收减小,在照光３０min后外加组氨酸有效地抑制了光吸收减小的趋势。外加组氨酸在照光约１０min后对ＰＳⅠ颗粒ＣＤ信号的下降也起到了明显的抑制作用。外加组氨酸对ＰＳⅠ颗粒中色素保护作用的这种延迟现象表明,在强光照初期和后期ＰＳⅠ颗粒光抑制的机理可能不同。外加组氨酸还可以有效地抑制光照过程中ＰＳⅠ颗粒７７Ｋ荧光产量的下降,ＳＤＳ－ＰＡＧＥ分析结果表明,外加组氨酸在光照过程中不但对ＰＳⅠ颗粒的反应中心蛋白可以起到保护作用,对其他多肽组分同样有显的保护作用。