叶绿体膜的结构与功能 Ⅸ.从菠菜叶绿体膜中分离捕获光能的叶绿素α/β-蛋白质复合体

我们通过用非离子去垢剂Triton X-100处理破碎掏去阳离子的叶绿体膜,经过蔗糖梯度离心,获得高度纯化的捕获光能叶绿素a/b-蛋白质复合体(LHCP),分离出的捕获光能叶绿素a/b-蛋白质复合体具有1.26的Chl a/b比值,它的吸收光谱表明:它在红区的吸收峰为653nm和675nm,蓝区的吸收峰为473nm和436nm。低温萤光激发光谱表明:它的最强激发波长在416、434和476nm。低温萤光发射光谱表明:它的最强发射波长在681nm。通过蔗糖梯度离心,分离提纯的这个LHCP再经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳展现出分子量分别为21、44、62千道尔顿的三条叶绿素带。这些含叶绿素的复合物按其电泳迁移率,从慢到快,并经室温吸收光谱和萤光光谱分别鉴定命名为LHCP~3、LHCP~2和LHCP~1。     

叶绿体膜的结构与功能——Ⅷ.镁离子对叶绿体类囊体膜的叶绿素-蛋白复合体聚合的影响

小麦叶绿体类囊体膜用SDS 短时间增溶后,在不连续的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳上分离出七条含叶绿素的带,我们依其迁移率的增加及参考文献上的定名,称为CPI_(?)、CPI(P700-叶绿素a-蛋白质)、LHCP~1、LHCP~2、CP_(?)(含光系统Ⅱ反应中心的复合体)、LHCP~3(捕光叶绿素a/b-蛋白质)和FC (游离色素-SDS 复合物)。在叶绿体类囊体膜的SDS 提取物中加入Mg~( )后,则只能分离出四条含叶绿素的带,依其迁移率,并经室温吸收光谱和萤光光谱鉴定为CPI、CP_a、LHCP~3和FC。Mg~( )强烈地引起CPI_(?)和CPI 相聚合,LHCP~1、LHCP~2和LHCP~3相聚合。聚合后的蛋白复合体的吸收光谱表明:CPI 在红区的吸收峰为675nm,蓝区的吸收峰为436nm;CP_(?)在红区的吸收峰为669nm,蓝区的吸收峰为434nm;LHCP~3在红区的吸收峰为652和671nm,蓝区的吸收峰为436和470nm。分别与对照的CPI、CP_(?)和LHCP~(?)的吸收光谱相类似。而室温下二者的LHCP 的萤光激发光谱和发射光谱也彼此相似。Mg~( )引起LHCP 的聚合对叶绿体类囊体膜的结构具有重要意义。值得注意的是在叶绿体类囊体膜的SDS 提取物中加入Mg~( )后,引起CPI_(?)与CPI 的聚合,这种聚合对膜的结构与功能的影响目前仍不清楚,还有待进一步探索。     

大麦叶绿体突变体中叶绿素蛋白质复合体的研究

本工作以六稜裸大麦“矮秆齐”及其γ射线诱发的两个叶绿体突变种“黄绿1832c”及“浅绿1834C”为材料,利用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)方法比较研究了它们的叶绿素蛋白质复合体。电泳结果表明:对照及浅绿突变体呈现6条带,依其迁移率由慢至快定为1、2、3、4、5及6带。这些带经光密度扫描,吸收光谱以及荧光原位扫描测定,所得结果彼此一致地证明,1、2带为CPI_3、4、5带为CPⅡ;6带为游离色素带。黄绿突变体为真正的叶绿体突变体,它不含3、4、5带,这表明它的叶绿素b的合成是受损害的;浅绿突变体没有发生明显的叶绿体突变,它具有和对照基本一致的叶绿素蛋白质复合体。     

叶绿体膜的结构与功能 Ⅷ.镁离子对叶绿体类囊体膜的叶绿素-蛋白复合体聚合的影响

小麦叶绿体类囊体膜用SDS短时间增溶后,在不连续的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳上分离出七条含叶绿素的带,我们依其迁移率的增加及参考文献上的定名,称为CPI_a、CPI(P700-叶绿素α-蛋白质)、LHCP~1、LHCP~2、CP_a(含光系统Ⅱ反应中心的复合体)、LHCP~3(捕光叶绿素α/b-蛋白质)和FC(游离色素-SDS复合物)。在叶绿体类囊体膜的SDS提取物中加入Mg~( )后,则只能分离出四条含叶绿素的带,依其迁移率,并经室温吸收光谱和萤光光谱鉴定为CPI、CP_a、LHCP~3和FC。Mg~( )强烈地引起CPI_a和CPI相聚合,LHCP~1、LHCP~2和LHCP~3相聚合。聚合后的蛋白复合体的吸收光谱表明:CPI在红区的吸收峰为675nm,蓝区的吸收峰为436nm;CP_a在红区的吸收峰为669nm,蓝区的吸收峰为434nm;LHCP~3在红区的吸收峰为652和671nm,蓝区的吸收峰为436和470nm。分别与对照的CPI、CP_a和LHCP~3的吸收光谱相类似。而室温下二者的LHCP的萤光激发光谱和发射光谱也彼此相似。Mg~( )引起LHCP的聚合对叶绿体类囊体膜的结构具有重要意义。值得注意的是在叶绿体类囊体膜的SDS提取物中加入Mg~( )后,引起CPI_a与CPI的聚合,这种聚合对膜的结构与功能的影响目前仍不清楚,还有待进一步探索。     

玉米叶绿体突变系中叶绿素蛋白质复合体的研究

本试验采用玉米白色叶片及条纹叶片两个突变系和正常自交系的叶片对比进行叶绿素蛋白质复合体的研究。结果表明,两个突变系的CPI峰,均明显{氐于对照。CPII的变化,突变种中更为明显,条纹叶突变系的CPII峰低于对照而高于带有部分绿色组织的白色叶片,而纯白色叶片中则完全没有显示CPII峰。这表明,突变系中,尤其是纯白色突变系中捕光叶绿素a/b蛋白质的合成是受阻的。 此外,荧光原位扫描结果表明,靠近游离色素的v带,具有同CPI相似的性质,故而推断V带可能是CPa。文中对此进行了讨论。     

假根羽藻主要捕光叶绿素a/b-蛋白复合体的特性

应用阴离子交换和凝胶过滤层析技术,从假根羽藻(Bryopsis corticulans Setch.)类囊体膜中直接分离、纯化获得了主要叶绿素a/b-蛋白复合体(LHCⅡ).经蔗糖密度梯度超速离心获得了该色素蛋白复合体的单体和三聚体.反相液相色谱的色素分析结果显示,假根羽藻LHCⅡ的色素组成含有叶绿素a、叶绿素b、新黄质、紫黄质和管藻素等.其单体的电子跃迁能谱与三聚体的相似.园二色光谱分析显示,在LHCⅡ脱辅基蛋白质上分别存在着很强的叶绿素a偶极子之间和叶绿素b偶极子之间的分子内相互作用,然而这些偶极子之间的分子间的相互作用在三聚体中得到明显增强.在能量传递方面,LHCⅡ单体有着与三聚体相似的从叶绿素b到叶绿素a以及从管藻素到叶绿素a的高效传能能力.实验结果表明,假根羽藻中LHCⅡ单体具有像三聚体那样可以高效发挥吸能和传能生理功能的色素组成形式.因此,这些单体可能是假根羽藻类囊体膜上具有功能作用的LHCⅡ的结构形式.     

从假根羽藻类囊体膜直接分离纯化主要捕光叶绿素a/b蛋白复合体

应用液相色谱层析技术从海生绿藻,即假根羽藻(Bryopsis corticulans Setch.)的类囊体膜直接分离纯化获得了主要捕光叶绿素a/b蛋白质复合体(LHCⅡ).类囊体膜提取物经3％n-Octyl-b-D-glucopyranoside去垢剂处理后,其中的LHCⅡ蛋白质获得与Q型阴离子交换层析柱的特异亲和力,因此LHCⅡ从类囊体膜中被高选择性分离出来.经过蔗糖密度梯度离心,获得了LHCⅡ单体、三聚体和聚集体.多肽组分的SDS-PAGE分析证明纯化获得的LHCⅡ单体、三聚体和寡聚体具有很高的纯度.该LHCⅡ制备物的吸收光谱也说明了其结构的完整性.首次提出了通过少数简单步骤从类囊体膜直接分离、纯化LHCⅡ是可以实现的.     

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     

菠菜和蚕豆叶绿体CF1结构与功能的比较

比较了菠菜和蚕豆叶绿体的光合磷酸化活力以及由不同活化方法活化的叶绿体及可溶ＣＦ１的Ｍｇ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ和Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ的活力,观测到两种叶绿体ＡＴＰａｓｅ的合成和水解ＡＴＰ的功能有明显差异。从两种叶绿体ＣＦ１的ＳＤＳ－ＰＡＧＥ图谱上可见蚕豆ＣＦ１的ε亚基分子量明显上于菠菜的,蚕豆ＣＦ１的α和β亚基间分子量的差别也比菠菜的小。     

菠菜和蚕豆叶绿体CF_1结构与功能的比较

比较了菠菜和蚕豆叶绿体的光合磷酸化活力以及由不同活化方法活化的叶绿体及可溶CF1的Mg2＋－ATPase和Ca2＋－ATPase的活力,观测到两种叶绿体ATPase的合成和水解ATP的功能有明显差异。从两种叶绿体CF1的SDS－PAGE图谱上可见蚕豆CF1的ε亚基分子量明显小于菠菜的,蚕豆CF1的α和β亚基间分子量的差别也比菠菜的小。     

叶绿体膜的结构与功能 Ⅶ小麦囊状体膜上光系统Ⅱ反应中心复合体的探讨

小麦叶绿体膜用SDS短时间增溶后,用不连续的SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离出八条叶绿素带,我们依其迁移率的增加及参考文献上的定名称为CPI(P700—叶绿素a—蛋白质)、LHCP~1(捕光叶绿素a/b—蛋白质)、LHCP~2、LHCP~3,CPa(光系统Ⅱ反应中心)、LHCP~4和FC(游离色素—SDS复合物)。值得注意的是,在LHCP~4和FC之间观察到一条新的复合体,我们命名为CPa_1。 CPa_1的吸收光谱与CPa的吸收光谱相似,他们在红区的吸收峰分别在669nm和670nm,在蓝区的吸收峰为435nm,清楚地表明这些吸收光谱与文献中报导的复合体Ⅳ—系统Ⅱ反应中心复合物相似(Hayden等1977)。CPa和CPa_1具有相似的荧光发射光谱,最强的发射带分别在681nm和682nm。二者的荧光激发光谱亦是彼此相似的。CPa的分子量约为39.5KD,CPa_1的分子量约为19.6KD。因此,我们推测CPa可能是二聚体,而CPa_1可能是它的单体。     

假根羽藻主要捕光叶绿素a/b-蛋白复合体的特性(英文)

应用阴离子交换和凝胶过滤层析技术,从假根羽藻(Bryopsis corticulans Setch. )类囊体膜中直接分离、纯化获得了主要叶绿素a/b-蛋白复合体(LHCⅡ)。经蔗糖密度梯度超速离心获得了该色素蛋白复合体的单体和三聚体。反相液相色谱的色素分析结果显示,假根羽藻LHCⅡ的色素组成含有叶绿素a、叶绿素b、新黄质、紫黄质和管藻素等。其单体的电子跃迁能谱与三聚体的相似。园二色光谱分析显示,在LHCⅡ脱辅基蛋白质上分别存在着很强的叶绿素a偶极子之间和叶绿素b偶极子之间的分子内相互作用,然而这些偶极子之间的分子间的相互作用在三聚体中得到明显增强。在能量传递方面,LHCⅡ单体有着与三聚体相似的从叶绿素b到叶绿素a以及从管藻素到叶绿素a的高效传能能力。实验结果表明,假根羽藻中LHCⅡ单体具有像三聚体那样可以高效发挥吸能和传能生理功能的色素组成形式。因此,这些单体可能是假根羽藻类囊体膜上具有功能作用的LHCⅡ的结构形式。     

叶绿体膜的结构与功能Ⅴ.不同倍体小麦叶绿体膜在生物发生中的超微结构变化

观察了二、四、六倍体小麦和八倍体小黑麦叶绿体膜在生物发生中的超微结构变化。发现不同倍体小麦叶绿体膜除有近似的生物发生过程以外,在膜的发育速度和组装程度上均有显著的差异。最引人注目的是四倍体硬粒小麦和八倍体小黑麦质体的被膜上,频繁出现向外隆起形成具有多层环形双脂膜层结构的“芽孢状小体”,非常类似原核生物的光合膜系。在黄化幼苗转绿1小时后,其被膜仅往外隆起1—2层双脂膜的小凸起;转绿4小时后,已成长为具有多层双脂膜层结构的“芽孢状小体”;至22小时后消失(或脱落)。根据这一变化以及前质体中邻接“小体”的区域同时出现有非常明显的 DNA 区,推断这些变化很可能是叶绿体增殖的一种方式。     

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。     

从假根羽藻类囊体膜直接分离纯化主要捕光叶绿素a／b蛋白复合体

应用液相色谱层析技术从海生绿藻,即假根羽藻(Bryopsis corticulans Setch.)的类囊体膜直接分离纯化获得了主要捕光叶绿素a/b蛋白质复合体(LHC II)。类囊体膜提取物经3% n-Octyl-b-D-glucopyranoside去垢剂处理后,其中的LHC II蛋白质获得与Q型阴离子交换层析柱的特异亲和力,因此LHC II从类囊体膜中被高选择性分离出来。经过蔗糖密度梯度离心,获得了LHC II单体、三聚体和聚集体。多肽组分的SDS-PAGE分析证明纯化获得的LHC II单体、三聚体和寡聚体具有很高的纯度。该LHC II制备物的吸收光谱也说明了其结构的完整性。首次提出了通过少数简单步骤从类囊体膜直接分离、纯化LHC II是可以实现的。     

叶绿体结构与功能的研究 Ⅰ.叶绿体偶联因子的互换

从菠菜、莴苣、蚕豆和大麦叶绿体提取的偶联因子,可以与同种和不同种植物叶绿体的残缺粒子重组,而部分地恢复其光合磷酸化活力。在蚕豆与菠菜的组合中,两者的偶联因子可以互换。由于所用残缺粒子具有的残余光合磷酸化活力最高只有对照的3.5%,所以外加偶联因子的作用应是直接偶联磷酸化,而不可能是活化剩余偶联因子的作用。在某些组合中,异种偶联因子恢复残缺粒子光合磷酸化活力的程度甚至高于同种的偶联因子,表现增益效应。在蚕豆和菠菜的组合中,这种增益效应是交叉的,因而不可能是由于偶联因子浓度的差异所引起。这个现象的机理尚不清楚。     

叶绿体膜的结构和功能——ⅩⅣ.发育完善与发育不完善的叶绿体膜的某些荧光与延迟光特性的比较

用动力学分光光度计,测定和比较了发育完善与发育不完善小麦叶绿体膜的可变荧光(Fv)、固定荧光(Fo)及延迟光(D.L.)的一些特性、结果是:1.发育不完善叶绿体膜比发育完善的叶绿体膜有较强的Fo发射。2.发育完善的叶绿体膜加Mg~(2+)后,通常表现出Fv的显著增加,而发育不完善膜无Mg~(2+)的调节作用。3.发育不完善叶绿体膜的Fv上升时间约比发育完善的叶绿体膜慢1个数量级、而且,发育不完善膜的光合单位约为对照的1/7.4。4.发育不完善叶绿体膜的Fv下降时间要比发育完善的叶绿体膜慢得多。5.发育不完善叶绿体膜的Fv荧光诱导时间进程曲线,呈指数关系,而发育完善的叶绿体膜的Fv的对数时间进程Log(1-Fv％)呈S型。6.发育不完善叶绿体膜的毫秒级和秒级的延迟光发射及延迟光诱导时间进程都比发育完善的叶绿体膜弱得多。     

一个高分辨率的凝胶电泳系统及其从蓝藻中分离的叶绿素蛋白复合体

用一高分辨率的凝胶电泳系统从蓝藻类囊体膜中分离出至少１３ 个清晰的叶绿素带,它们是ＣＰＩａ、ＣＰＩｂ、ＣＰＩｃ、ＣＰＩｄ、ＣＰＩｅ、ＣＰＩｆ、ＣＰＩｇ、ＣＰＩｈ、ＣＰａ１、ＣＰａ２、ＣＰａ３、ＣＰａ４ 和ＦＣ,其分辨率较传统方法高出１ 倍多。ＣＰＩａ—ＣＰＩｈ ８ 种组分有相同的吸收光谱,其红峰和蓝峰的位置分别位于６７６ ｎｍ 和４３６ ｎｍ 处。它们都属于光系统Ｉ叶绿素蛋白复合体。ＣＰａ１—ＣＰａ４ ４ 种组分的光谱性质亦基本相同,其吸收峰的位置分别位于６７０—６７２ ｎｍ 和４３６ ｎｍ 处,而低温荧光发射峰的位置都位于６８５ ｎｍ 处。它们都属于光系统Ⅱ叶绿素蛋白复合体