固氮红细菌(Rhodobacter azotoforman)色素蛋白复合体的分离纯化与特性

【目的】为揭示不产氧光合细菌产氢菌株色素蛋白复合体(PPC)色素组成和含量与光合放氢的关系奠定基础。【方法】以PPC特征光谱为检测指标,采用硫酸铵分级分离、DEAE-纤维素层析、吸收光谱和SDS-PAGE等方法进行了固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans,R.azotoformans)R7产氢菌株PPC的分离纯化、纯度分析和鉴定;采用表面增强激光解吸电离离子飞行时间质谱、HPLC-MS和荧光光谱法对其中一种PPC进行了组成分析和能量传递活性测定。【结果】从R7菌株获得了3种纯化的PPC,1种为反应中心与中心捕光色素蛋白复合体(RC-LH1),2种为外周捕光色素蛋白复合体(LH2),其中一种LH2的吸收光谱具有异常的423nm强吸收峰,其蛋白的两种亚基的分子量分别为5356.8Da和5697.8Da,类胡萝卜素属球形烯系,分子量为562Da,激发光能够从类胡萝卜素向细菌叶绿素以及细菌叶绿素向细菌叶绿素传递。【结论】固氮红细菌产氢菌株含有2种不同光谱特性的LH2,其中一种具有新光谱特性。     

紫细菌捕光色素蛋白复合体及光化学反应中心的研究进展

概述了近年来有关紫细菌捕光色素蛋白复合体及光化学反应中心的研究进展,并重点介绍了两种捕光色素蛋白复合体的结构以及复合体中相关色素分子在激发能传递中的作用机理.还详细阐述了紫细菌光化学反应中心的结构及反应中心中各个辅助因子在光能转化为生物可利用的化学能中的作用机理.     

光合细菌Rhodopseudomoaos capsulata固氮酶合成的光促诱导

紫色非硫光合细菌是兼性厌氧及兼性光合生长的细菌,利用这一可塑的生长特性,研究了光对Rhodopseudomonas capsulata的固氮酶合成的影响,结果表明:1.暗生长的无固氮活性的静止细胞一经照光其固氮酶即以高速率形成,一旦光照中断,固氮酶的合成也立即中止,氯霉素的抑制试验表明,这种光促诱导的固氮酶出现是酶蛋白的重新合成,而不是预先形成的系统在光下的激活。2.外源性电子供体如苹果酸、分子氢等对光促诱导的固氨酶合成有促进作用。3.固氮酶合成与细菌光合器的形成是彼此独立的,在黑暗中细菌光合膜可以形成,而固氮酶却不能形成。4.暗处好氧生长的光合细菌在同一光强下诱导固氮酶,细菌叶绿素含量高的菌体,其固氮酶合成的速率也高。5.固氮酶的诱导合成可被电子传递抑制剂或磷酸化解联剂完全抑制。基于上述结果,对光合细菌固氮酶的光促合成的可能机理作了讨论。     

光遗传学技术在调控细菌生命活动中的应用

光遗传学技术利用光作为输入信号,能够精准地调控细胞的生理功能,同时具有高度的时间和空间特异性,使得构建高度动态的调控系统成为可能.近年来,随着新型光敏蛋白的发现和光照系统的创新,基于光遗传学技术的光控系统的效率得到了显著提高.通过合成生物学方法构造各种生物回路,光控系统在细菌中的应用也日益广泛.将光控系统作为输入模块,与其他生物功能模块相结合,能够实现对基因表达、蛋白质活性以及细菌生理功能的调控.本文主要介绍光遗传学技术的基本原理及其在合成生物学和调控细菌生命活动方面的应用.     

不产氧光合细菌光合色素的光氧调控机制

[目的]为不产氧光合细菌光合色素研究提供可行的较系统规范的研究方法和数据,揭示固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans 134K20)光合色素光氧适应性机制.[方法]采用光谱法和色谱法对光和氧调控下的类胡萝卜素和细菌叶绿素合成代谢进行了研究.[结果]134K20菌株光照好氧时细胞得率最高.光照厌氧时主要合成3黄、1红、1紫、2绿、2蓝9种色素,黄色素大量表达.有氧时红色素大量表达,且启动2种新的红色素和1种新的紫色素表达,而黄色和蓝绿色素则受氧抑制.黑暗好氧主要合成2黄、3红、2紫、1绿、1蓝9种色素,但不同于光照厌氧.光照好氧时黄色素减少到1种,紫色素含量增加,其余同黑暗好氧.[结论]固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans 134K20)是通过PpsR调节途径来调节光合基因表达的.黄色和红色素属于类胡萝卜素.黄色素1属于球形烯系列,其余两种黄色素是新的类胡萝卜素组分.红色素为新的球形烯酮组分,3种红色素极性、峰形和峰位差别显著,正己烷能显示其精细结构.紫色为极性较大的细菌脱镁叶绿素,绿色和蓝色为4种极性不同的细菌叶绿素a中间产物.乙醚甲醇法适合类胡萝卜素的提取,丙酮甲醇冰冻研磨法能快速有效完全提取光合色素.溶剂效应可有效鉴别细菌叶绿素a中间产物.     

低叶绿素b水稻突变体类囊体膜的比较蛋白质组学

采用蓝绿温和胶凝胶电泳(blue-nativepolyacrylamidegel-electrophoresis,BN-PAGE),以及改进的第二向SDS-PAGE分离了水稻低叶绿素b突变体ZH249-Y和野生型ZH249-W类囊体膜蛋白复合物,系统比较了突变体和野生型各复合物亚基的表达差异.结果显示,第一向BN-PAGE分离了PSⅠ-LHCⅠ、LHCⅠ缺失的PSⅠ、ATP合成酶、细胞色素b6f、CP43缺失的PSⅡ及LHCⅡ六种复合物.上述各复合物经第二相SDS-Urea-PAGE分离后,利用胶内酶解,高效液相层析分离肽段,电喷雾串联质谱鉴定了复合物的亚基.结合免疫印迹研究,证明和野生型相比,突变体光系统Ⅱ捕光天线复合体的表达量适度下降,但光系统Ⅰ捕光天线破坏严重,同时光系统Ⅱ核心蛋白和ATP合成酶的表达量上升.研究结果对揭示低叶绿素b水稻突变体较高光化学效率和光稳定性的分子基础提供了线索,同时也表明,改进的BN/SDS-PAGE双向电泳不仅可以有效地分离膜蛋白复合物及亚基,也可以进行不同生理条件下,或野生型和突变体之间膜蛋白质组的比较研究.     

紫细菌光合机构及光合作用基因的表达调控

紫细菌是研究细菌光合作用的重要生物.介绍了紫细菌光合机构捕光色素蛋白复合体Ⅰ(light-harvestingⅠ)、捕光色素蛋白复合体Ⅱ(1ight-harvesting Ⅱ)和光化学反应中心(reaction center)的结构,并探讨了其光合作用基因的转录调控机制,重点阐述了PpsR/AppA系统对紫细菌光合作用基因的转录调控.     

紫细菌光合机构及光合作用基因的表达调控

紫细菌是研究细菌光合作用的重要生物。介绍了紫细菌光合机构捕光色素蛋白复合体Ⅰ(light-harvesting I)、捕光色素蛋白复合体Ⅱ(light-harvesting II)和光化学反应中心(reaction center)的结构, 并探讨了其光合作用基因的转录调控机制, 重点阐述了PpsR/AppA系统对紫细菌光合作用基因的转录调控。     

光合细菌H3菌株色素分析

H3菌株系由盐田微生物层中分离获得的光合细菌株。具有丰富的天然色素。经活细胞色素光谱吸收峰值测定,色素经有机溶剂提取、硅胶薄板层析、SDS－PAGE电泳等,结果表明H3菌株的主要色素包括细菌叶绿素a、细菌脱镁叶绿素（Bacteriophaeophytin）和三种类胡萝卜素。总胡萝卜素含量占细胞于重的0．6％,胡萝卜素蛋白复合体的分子量约11,000.培养条件的差异对色素形成及相对含量有不同程度的影响。     

光合作用研究历程中的重大事件(2)

(上接 2 0 0 3年第 38卷第 7期第 6 0页 )　　 6 ) 2 0世纪 80年代以后 ,匡廷云等在光合膜的结构与功能 ,如光系统 反应中心、捕光色素蛋白复合体以及 Cytb6 /f复合体的结构与功能及其调控的研究中 ,取得了系统的、具有特色的创新成果 :1首次证明了 2 1×10 3蛋白是光系统 长波荧光发射的最初来源 ;2揭示了不同类型植物叶绿体膜上叶绿素蛋白种类的多样性 ,其结构与功能受内外因素调控的规律 ;3发现了捕光叶绿素蛋白在类囊体膜上横向迁移调节激发能分配的规律 ;4提出了具有特色的叶绿素蛋白在膜上排列的模型 ,“膜表面蛋白质的非均一性分…