质体醌在两个光系统激发能分配中的功能

用非极性有机溶剂正己烷抽提菠菜类囊体膜,Mg~(2+)调节激发能在两个光系统间的分配效率降低:向抽提过的类囊体膜加入人工合成的PQ类似物PQ_2,有部分恢复Mg~(2+)对能量分配的调节作用,但对类囊体膜表面静电性质不产生影响.向非抽提的类囊体膜加入二溴百里香醌(DBMIB),一种抑制PQ氧化的抑制剂,同样发现DBMIB抑制Mg~(2+)调节激发能分配的效率,但对类囊体膜表面静电性质也不发生影响.以上实验结果表明,PQ对Mg~(2+)诱导激发能在两个光系统间的分配具有调节作用.这种调节作用不依赖于类囊体膜的表面电荷变化,而与PQ的氧化还原状态密切相关.     

Mg~(2 )诱导 Chla 荧光,膜垛迭和膜表面电荷变化之间的关系

利用低盐介质分离的冀北1号大豆叶绿体膜,同时测定不同浓度 Mg~(2 )对 Chla 可变荧光产率,类囊体膜再垛迭和膜电泳速率的影响。现察到 Mg~(2 )抑制膜电泳迁移率与其刺激 Chla可变荧光产率及膜再垛迭之间,存在有良好的相关性,证实金属阳离子对激发能在两个光系统之间传递与分配的调节作用,与金属阳离子中和或屏蔽类囊体膜表面的净负电荷,促使膜再垛迭密切相关。     

关于阳离子诱导光合激发能分配改变的机理研究:23—25KD多肽在Mg~(2+)诱导Chla荧光及类囊体膜表面电荷变化中的作用

暗中培养的黄化大麦苗在25℃用连续光照射48小时,其转绿质体明显地呈现出Mg~(2+)诱导Chla低温荧光F_(685)/F_(736)比值增高和类囊体膜电泳迁移率下降,而且这两种效应具有良好的相关性.此外,利用在照光开始时,加入蛋白质合成抑制剂CAP处理所得到的转绿质体,进行了同样的实验观察,发现这种转绿质体无Mg~(2+)诱导Chla荧光及膜表面电荷改变的效应.用常规的SDS—PAGE进行类囊体膜的多肽分析表明,这种转绿质体亦缺少LHC—PSⅡ23—25KD多肽成分.这些实验结果证明,LHC—PSⅡ23—25KD多肽成分是阳离子结合的特异性部位.文中讨论了Mg~2+)对LHC—PSⅡ的静电中和作用所引起的膜空间或构型的改变,可能是阳离子诱导激发能在两个光系统之间分配变化的重要原因.     

在两个品种大豆叶绿体膜中,Mg~(2+)诱导荧光改变与类囊体膜表面电荷的关系

用“冀北1号”和“丰收黄”两个品种大豆的叶绿体膜,测定了不同 Mg~(2+)浓度对它们的光诱导 chla 可变荧光及电泳速度的影响。虽然将这两种叶绿体膜悬于相同的低盐介质中,其光诱导可变荧光产率彼此不同,但它们的可变荧光产率与电泳迁移率则是彼此相关的,在这两种大豆的叶绿体膜中,Mg~(2+)诱导荧光产率增加和电泳迁移率下降的浓度曲线均呈现出类似的动力学变化。Mg~(2+)诱导上述两种现象所需要的最适浓度亦大抵相同。这些实验结果说明:Mg~(2+)诱导激发能在两个光系统之间分配的改变与其诱导类囊体膜表面静电性质的变化是密切相关的。文中讨论了膜表面蛋白质的羧基在 Mg~(2+)诱导效应中的可能作用。     

从二溴百里香醌的抑制效应分析融合膜电子传递的途径

甲基紫精(MV)系统中,在对类囊体膜的光合磷酸化(PSP)活力近于完全抑制的二溴百里香醌(DBMIB)浓度下,由类囊体残缺膜与线粒体嵴膜组成的融合膜PSP活力不仅不被抑制,反而受到不同程度的促进。在铁氰化钾(FeCy)系统中,DBMIB对类囊体膜的PSP活力不能完全抑制,同样浓度的DBMIB对融合膜的PSP活力有抑制效应。检测了不同膜在不同系统中,光下耗氧、放氧、FeCy还原和融合效应的关系等,论证了融合膜中电子传递的途径。     

质体醌库和细胞色素b6f参与调控蓝细菌 Synechocystis sp. PCC 6803的状态转换

用调制叶绿素荧光研究了对苯醌(1,4-benzoquinone,BQ)和二溴百里香醌(2,5-dibromo-3-methyl-6-isopropyl-1,4-benzoquinone,DBMIB)对蓝细菌Synechocystissp.PCC6803状态转换的作用。BQ和DBMIB是质体醌(PQ)的类似物,两者均可充当PQ的电子受体。其中,DBMIB能够和细胞色素b6f的Qo位点特异结合。在没有作用光的情况下,BQ诱导暗适应的蓝细菌进入状态Ⅰ;相反,DBMIB诱导Syne鄄chocystis6803向状态Ⅱ转换。据此提出,在生理状态下蓝细菌根据PQ库的氧化还原状态调节状态转换;细胞色素b6f参与此调控过程。     

Clotrimazole对叶绿体ATPase功能的影响及其作用部位

clotrimazole能抑制 DTT+光激活的类囊体膜上Mg~(2+)—ATPase的活力。这种抑制属于可逆非竞争性抑制。进一步的实验还表明clotrimazole可以消除 9—AA光下荧光粹灭指示的正常类囊体及DCCD重组残缺膜的跨膜质子梯度。卵磷脂可以减缓 clotrimazole对9—AA荧光粹灭的抑制作用。clotrimazole还能抑制DTT加热激活的游离CF_1 Ca~(2+)—ATPase的活力。根据以上结果我们推测 clotrimazole在类囊体上可能有两个作用部位,一个在类囊体膜脂;另一个在CF_1。     

光系统II蛋白磷酸化及其生理意义

蛋白磷酸化修饰在几乎所有的生命活动中都起重要的调节作用.该文结合作者研究组的研究工作,概述了光系统II(PS II)蛋白磷酸化的调节及其生理功能.PS II复合体中的核心组分D1、D2、CP43和PsbH蛋白以及外周捕光天线(LHC II)蛋白都可以发生磷酸化.PS II蛋白磷酸化受质醌(PQ)的氧化还原状态、细胞色素b6f (Cyt b6f ) 和硫氧还蛋白以及光调节.PS II蛋白磷酸化可以调节激发能在两种光系统(PS I和PS II)之间的分配,减轻光胁迫对PS II的压力,保护核心蛋白免于光破坏,稳定PS II复合体的结构.     

海生植物叶绿体膜中阳离子诱导激发能分配变化的静电控制与非静电控制的研究

用Ｃａ２＋和胰酶处理大叶藻（Ｚｏｓｔｅｒａｍａｒｉｎａ）和刺松藻（Ｃｏｄｉｕｍｆｒａｇｉｌｅ）叶绿体膜,研究了它们的类囊体膜多肽组分与Ｍｇ２＋诱导Ｃｈｌａ荧光和膜表面电荷变化之间的相互关系。观察到：（１）在大叶藻的叶绿体膜中,Ｍｇ２＋诱导ＰＳ－Ⅱ荧光强度的增高与其诱导类囊体膜表面电荷密度的降低密切相关;但这种相关性的效应不存在于刺松藻的叶绿体膜中。（２）用Ｃａ２＋处理这两种叶绿体膜分别除去其类囊体膜表面的３２－３４ＫＤ和３０－３１ＫＤ多肽,对上述Ｍｇ２＋诱导的现象无明显的影响。（３）用胰酶进一步消化这些Ｃａ２＋处理过的叶绿体膜分别除去其类囊体膜表面的２６ＫＤ和２３－２４ＫＤ多肽,那么在大叶藻的叶绿体膜中,Ｍｇ２＋诱导荧光和类囊体膜表面电荷变化的相关性效应则全部消失;但在刺松藻的叶绿体膜中,Ｍｇ２＋诱导荧光增高的效应完全消失,而Ｍｇ２＋诱导膜表面电荷变化的性质则保持不变。这些实验结果不仅证明,类囊体膜表面的２６ＫＤ和２３－２４ＫＤ多肽分别为大叶藻和刺松藻叶绿体膜中阳离子诱导激发能在ＰＳ－Ⅱ和ＰＳ－Ⅰ之间分配变化的特异性作用部位;而且说明阳离子调节激发能在这两个光系统之间分配的机理,在这两种海生植物的叶绿体膜中     

盐酸胍处理大麦类囊体膜对金属阳离子调节激发能分配的影响

以大麦（ＨｏｒｄｅｕｍＶｕｌｇａｒｅＬ）叶片为实验材料,研究盐酸胍处理大麦类囊体膜对金属阳离子调节激发能分配的影响。结果表明：当未用盐酸胍处理时,Ｍｇ２＋对类囊体膜的Ｆ６８６／Ｆ７３６比值有显著的刺激作用,而用不同浓度盐酸胍处理类囊体膜,则明显阻滞Ｍｇ２＋调节激发能向ＰＳＩＩ分配,表明盐酸胍处理可能损伤类囊膜上ＬＨＣ—ＩＩ与Ｍｇ２＋调节作用有关的蛋白质,从而导致Ｍｇ２＋调节效应降低．用ＳＤＳ—ＰＡＧＥ方法研究盐酸胍处理后的类囊体膜色素蛋白复合物的组成变化,结果表明盐酸胍处理导致ＭＩＣ—ＩＩ中ＭＩＣＰ１和ＬＨＣＰ２组分消失,这说明盐酸胍处理阻滞Ｍｇ２＋调节效应可能与ＬＪＩＣ—ＩＩ上的ＬＨＣＰ１,ＬＨＣＰ２受损有关。     

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。     

天线蛋白和类囊体膜脂对光合系统紫黄质循环的调节作用研究进展

紫黄质循环是紫黄质(V)经过中间物单环氧玉米黄质(A)形成玉米黄质(Z)的可逆转换,是光合系统聚光复合体在低光下的聚光状态与高光下的能量耗散状态之间的转换开关.叶黄素中的玉米黄质可钝化(去激发)激发三线态叶绿素(3Chl*)和激发单线态氧(1O2*),紫黄质循环可直接或间接地通过非光化学淬灭(NPQ)耗散PSⅡ天线蛋白中的过量光能.天线蛋白被认为是依赖玉米黄质(Z)耗散过量光能的部位,天线蛋白通过结合紫黄质循环组分(V,A和Z)来调节紫黄质循环.类囊体膜脂的性质和结构影响紫黄质循环组分(V,A和Z)间的转换,V的脱环氧化速率依赖于V在类囊体膜脂上侧向扩散的速率,紫黄质脱环氧化作用第一步(由V到A的转换)的速度常数是第二步(由A到Z的转换)速度常数的4～6倍.现有的结果表明,天线蛋白和类囊体膜脂是紫黄质循环最基本的调节器.该文对近年来国内外关于紫黄质循环的基本反应及其功能、紫黄质循环酶结构性质和辅因子以及天线蛋白和类囊体膜脂对紫黄质循环的调节作用及其机理等方面的研究进展进行了综述.     

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…     

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。     

二硫苏糖醇处理导致大豆叶片两光系统间激发能分配失衡

通过叶绿素荧光技术研究了二硫苏糖醇(1,4-dithiothreitol, DTT)对大豆叶片光系统I(PSI)和光系统Ⅱ(PSⅡ)间激发能分配的影响.结果显示:DTT处理没有影响叶片最大光化学效率(Fv/Fm),但光下叶绿素荧光降低比率(Rfd)下降;强光下,DTT处理叶片PSⅡ开放反应中心激发能捕获效率(Fv′/Fm′)比对照高30%～40%;分配给PSⅠ的激发能比对照叶片低约30%,分配给PSⅡ的激发能比对照叶片高20%左右,激发能分配严重偏离平衡状态;DTT处理叶片PSⅡ的激发能压力(1-qP)较对照高,但非光化学猝灭(qN)明显比对照低;进一步的实验揭示DTT的引入抑制了玉米黄质(Z)的生成和状态转换(qT).据此,推测DTT可能通过抑制天线色素的调节能力导致两光系统间激发能分配失衡.     

低温对水稻类囊体膜蛋白磷酸化及光合机构光能分配的影响

研究了低温胁迫对水稻类囊体膜蛋白磷酸化和光能分配的影响。类囊体膜蛋白组分的SDS-PAGE和免疫印迹分析结果显示,低温弱光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)功能蛋白的稳态水平均有所降低。低温(77K)荧光分析表明,低温处理后类囊体膜光能吸收明显下降,而且FPSⅡ/FPSⅠ的比值均较对照组下降,表明低温弱光条件下有更多的激发能被分配到PSⅠ。低温处理同时还改变了类囊体膜蛋白磷酸化水平,捕光天线LHCⅡ蛋白中lhcb1的磷酸化水平明显降低,lhcb2的磷酸化水平增加,进一步证实lhcb2向PSⅠ移动,改变光能分配。PSⅡ反应中心D1、D2蛋白和核心天线CP43的磷酸化水平增高,有利于PSⅡ二聚体的稳定。     

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。     

超高产杂交水稻皮秒分辨荧光特性

采用时间分辨荧光光谱测试系统,研究了超高产杂交水稻(Oryza sativa L.)两优培九(P9)和对照汕优63(SH 63)类囊体膜的荧光光谱特性和时间特性.以脉宽为120 ps,重复率为4MHz,波长为514 nm的Ar+激光分别激发P9和SH 63水稻类囊体膜荧光.通过对其超快荧光的时间特性和光谱特性比较研究发现:无论是在灌浆期还是在扬花期,P9水稻类囊体膜中光系统I激发能传递的速度比光系统Ⅱ的快;P9和SH 63两种水稻类囊体膜在灌浆期的激发能传递速度都比扬花期的快;两种水稻类囊体膜的光谱特性还给出,在从扬花期到灌浆期这一生长发育过程中,SH 63水稻类囊体膜的色素成分和结合状态发生了变化,而P9却没有出现这种变化.     

寡霉素在叶绿体中的作用部位

寡霉索可抑制光下DTT激活的Mg~(2 )-ATP酶活力并促进质子流出,这两种效应对温度的反应相似,并受膜能化状态的影响。 寡霉素对在光下以胰蛋白酶激活的叶绿体膜上Mg~(2 )-ATPase和脱离了膜的Ca~(2 )-ATPase都有抑制作用,但对经NEM修饰的叶绿体膜上Mg~(2 )-ATPase活力没有影响,且其促进质子流出的效应也消失,在暗中经胰蛋白酶活化的Ca~(2 )-ATPase对寡霉素不敏感。由此推断寡霉素抑制光激活的ATPase和促进质子流出的效应是光引起膜能化导致CF_1变构,γ亚基暴露,而使寡霉素能与之结合的结果,因此寡霉素在叶绿体上的作用部位是在CF_1中,而与线粒体在F_0上有所不同。     

光合作用调节与效率问题学术讨论会征文通知

兹定于1988年9月在上海召开光合作用调节与效率问题学术讨论会。会议将以口头报告(自己较系统的研究工作综述)和墙报(论文)形式结合进行。现已开始征文,内容包括:1.光的吸收、传递转化及其和效率的关系;2.同化力形成的调节;3.碳代谢的调节;4.光合产物分配的调节;5.膜的动态结构;6.被膜的调节作用;7.光合作用调节及效率的比较研究;8.限制光合效率的因素;9.光合作用的控制;10.群体光能利