光合放氧系统的结构和放氧过程

对自然界从厌氧细菌的光合作用到放氧植物的光合作用作一简单介绍,并着重阐明光合放氧系统的结构和放氧的过程,以及锰、氯、钙与氧释放的关系。     

根据叶片在不同水势下的光合放氧量的变化比较不同树种的耐旱潜力

定时定位采取木本植物的功能叶,在含有底物(NaHCO_3-Tris缓冲液,pH7.4)和不同水势(由不同浓度的甘露醇组成)的溶液中,分别测定叶片在由高到低依次递降的不同水势条件下光合放氧能力的变化。发现有两个放氧高峰,在接近叶片水势的甘露醇溶液中出现第一个放氧高峰,继而在较低水势下,叶片因水分胁迫放氧下降,但是随着水势的进一步降低,又会出现第二个放氧高峰。根据对不同树种的测定结果所绘制的水势——光合放氧的曲线,比较它们的变化情况,可以判定它们的耐旱潜力的差别。凡是在第二个放氧高峰放氧量较高,而且水势较低的树种,它的耐旱潜力就较大。本文对五个树种进行了测定,发现测定结果与这些树种的实际耐旱力相符。     

钙离子对PSII颗粒放氧活性的影响

外加5 mmol/L Ca~(2 )可以使菠菜PSⅡ颗粒的放氧活性增高。PSⅡ颗粒经EGTA透析、低pH值、光照、2 mol/L NaCl等处理后,放氧活性下降,同时,这些颗粒的钙含量也相应降低。但当外加 5 mmol/L Ca~(2 )时,可使这些颗粒全部或部分地恢复放氧活性。PSⅡ颗粒中存在的钙对放氧起着重要作用;钙在PSⅡ颗粒中的结合位点不止一个,其结合状态有紧密和松散之别。     

巨大螺旋藻PSII颗粒光合放氧与多肽组成关系的研究

由常温下培养的巨大螺旋藻制备的细胞、类囊体膜片层、ＰＳⅡ颗粒均具一定的放氧活性,且随着制备物的纯化,放氧活性逐渐提高。二价阳离子Ｃａ＾２＋对于维持光合膜放氧活性是必需的;ＰＳⅡ颗粒放氧复合物包含１２条多肽,较高等植物多肽组分复杂;类囊体膜多肽分则极为复杂;盐洗和多肽重组实验表明５５,５０,２６ｋＤ多肽与外在放氧蛋白组成及功能有关,特别是５５,２６ｋＤ多肽是放氧不可缺少的组分。     

不同光质对钝顶螺旋藻生长和放氧放氢活性的影响

红光下培养的螺旋藻生长快,于物质积累多,叶绿素含量和藻胆蛋白含量较高;绿光下培养的藻蛋白质含量及放氢活性高;蓝光下培养的藻的放氧活性最高。     

三种不同制剂来源的叶绿素蛋白质复合物CPa的光谱特性及其组分的比较研究

用 SDS-PAGE 方法分离了菠菜叶绿体制剂、放氧光系统Ⅱ制剂和放氧光系统Ⅱ反应中心核心复合物的色素蛋白质复合物,对它们的 CPa 带进行的光谱特性的对比研究表明,在前两种制剂中 CPa 带不仅含有 Chl a 的蛋白质复合物带,它还含有少量 Chl b。且叶绿体制剂的 CPa 带中的 Chl b 含量高于放氧光系统Ⅱ制剂中的含量。此外,根据光系统Ⅱ反应中心核心复合物只有一条叶绿素蛋白质复合物带(CPa)的实验结果,我们认为光系统Ⅱ反应中心叶绿素蛋白质复合物即在 CPa 带中。但在叶绿体制剂和放氧光系统Ⅱ制剂的情况下,CPa 带还含有其它组分。     

植物光系统II放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统II(PSII)的重要功能之一。PSII的放氧反应主要是由PSII氧化侧的 4个锰原子组成的锰簇催化的。在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白 ,对放氧反应起着重要作用。文章总结了植物光系统II外周蛋白的结构和功能研究方面的最新进展     

植物光系统Ⅱ放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统Ⅱ(PSⅡ)的重要功能之一.PSⅡ的放氧反应主要是由PSⅡ氧化侧的4个锰原子组成的锰簇催化的.在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白,对放氧反应起着重要作用.文章总结了植物光系统Ⅱ外周蛋白的结构和功能研究方面的最新进展.     

光合作用氧释放机理研究进展

植物在光合作用过程中不仅为同化CO2提供能量和还原力,同时裂解水放出氧气。放氧反应主要由光系统Ⅱ(PSⅡ)氧化侧的4个锰原子组成的锰簇催化完成的。因此,锰簇在光合放氧过程中起看至关重要的作用。文章概述了对锰簇及其微环境的结构和功能的研究进展。     

巨大螺旋藻PSⅡ颗粒光合放氧与多肽组成关系的研究

由常温下培养的巨大螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａｍａｘｉｍａ）制备的细胞、类囊体膜片层、ＰＳⅡ颗粒均具一定的放氧活性,且随着制备物的纯化,放氧活性逐步提高。二价阳离子Ｃａ￣２＋对于维持光合膜放氧活性是必需的;ＰＳⅡ颗粒放氧复合物包含有１２条多肽,较高等植物多肽组分复杂;类囊体膜多肽组分则极为复杂;盐洗和多肽重组实验表明５５,５０,２６ｋＤ多肽与外在放氧蛋白组成及功能有关,特别是５５,２６ｋＤ多肽是放氧不可缺少的组分。     

光合放氧系统的结构（综述）

本文介绍近年来高等植物光合放氧系统结构的研究进展。     

巨大螺旋藻光合放氧和超微结构的研究

选用常温下培养的巨大螺旋藻为材料,对其光合放氧与超微结构进行了观察和研究。结果表明：１）巨大螺旋藻具有较强的放氧能力;２）巨大螺旋藻细胞内存在有含量极丰富的类囊体,气泡,藻胆体及羧化体等特写结构与其光合放氧特性相适应;３）类囊体膜片层在细胞的部分区域已趋于重叠,且封闭成一独立系统存在,具类似真核生物叶绿体的结构;４）从进化角度来看,巨大螺旋藻类囊体膜存在的方式可以作为叶绿体系统演化的证据之一,即真     

植物光系统Ⅱ放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统Ⅱ（PSⅡ）的重要功能之一。PSⅡ的入氧反应主要是由PSⅡ氧化侧的4个锰原子组成的锰簇催化的。在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白,对放氧反应起着重要作用。文章总结了植物光系统Ⅱ外周蛋白的结构和功能研究方面的最新进展。     

蓝藻Anabaena7120的固氮活力及其和光合作用的关系

蓝藻Anabaena 7120经用Ar+CO_2、空气和Ar处理后,固氮活性有明显不同。Ar+CO_2处理的活性比空气处理的高出数倍,而Ar处理的则比空气中的低很多。以上三种处理的Anabaena 7120固氮对不同生理条件反应不一样,固氮活性高者对CO和O_2的敏感程度小些、受到CO_2和N_2的抑制程度也轻。但是分子氢对三者固氮作用的支持效用相同,并且也是和氢酶活动有联系。弱光下固氮活力低的蓝藻固氮活性下降得更大些。光合抑制剂和结合态氮对固氮活力高的蓝藻固氮活性的抑制显著比固氮活力低者小。三者的放氢和放氧能力也不同,固氮活力高者放氧高而放氢量小些,低固氮活力的蓝藻正好相反。     

磷脂酰胆碱和Triton X-100对光系统Ⅱ蛋白二级结构及放氧活性影响的比较

采用傅立叶变换红外光谱技术(FT-IR)和氧电极研究了磷脂酰胆碱和Triton X-100对光系统Ⅱ膜复合物的蛋白二级结构及放氧活性的影响.结果表明,磷脂酰胆碱对光系统Ⅱ膜复合物的蛋白二级结构没有显著的影响,但能引起放氧活性的提高,而且脂酰侧链长度不同,对放氧活性的促进程度也不一样.相比较而言,TX-100对膜脂的扰动却引起蛋白二级结构的明显改变,并能抑致放氧活性.结果说明,完整的膜结构对维持光合膜蛋白的稳定是非常重要的.     

磷脂酰甘油对光系统Ⅱ放氧活性的影响

通过重组试验表明,磷脂酰甘油（ＰＧ）对菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａＬ．）光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）的放氧活性产生显著影响,具有明显的浓度效应。随ＰＧ浓度的增加,ＰＳⅡ的放氧能力逐渐增强,到１０ｍｇＰＧ／ｍｇＣｈｌ时ＰＳⅡ活性达到最大。此后在１０￣２２ｍｇＰＧ／ｍｇＣｈｌ浓度范围内,ＰＳⅡ放氧活性变化不大。而当ＰＧ浓度继续增大时,ＰＳⅡ放氧活性迅速降低,４０ｍｇＰＧ／ｍｇＣｈｌ时的ＰＳⅡ活性已降     

光系统Ⅱ颗粒的多肽组成分析和重组后的放氧活性

菠菜和青菜PSⅡ颗粒的多肽组成有差别,主要表现在27—17kD区带之间。PSⅡ颗粒经1或2mol/LNaCl洗涤,引起17,23kD多肽的丢失,但仍然保持部分放氧活性。1mol/LCaCl_2洗涤引起17,23,33kD多肽的丢失,放氧活性全部丧失。2.5mol/L urea处理使33,17kD多肽全部丢失和23kD多肽部分丢失,同时放氧活性也完全丧失。各种处理的PSⅡ颗粒,经多肽重组后都能部分恢复放氧活性。Ca~(2+)可取代17,23kD多肽而部分恢复NaCl洗涤后PSⅡ的放氧活性,但Mn~(2+),Mg~(2+),Cu~(2+)则不能。     

温度变化对藻类光合电子传递与光合放氧关系的影响

由于直接测定藻类的光合速率耗时且不方便,研究者们常通过测定藻类光合电子传递速率的方式来间接反映其光合速率,理论上,以氧气产生来度量的总光合速率（PGross）与电子传递速率(ETR)之间应该存在很好的线性关系。然而,由于温度的变化会影响藻类的光呼吸等耗氧的生理过程从而影响光合作用中的氧气释放,因此温度可能会对PGross与ETR之间的线性关系产生影响。研究了温度变化对蛋白核小球藻（Cholorella pyrenoidosa）、菱形藻（Nitzschia sp.）和水生集胞藻（Synechocystis aquetilis Sauv.）的总光合放氧速率（PGross）与电子传递速率(ETR)之间比率的影响,结果表明PGross/ETR随温度的升高而降低,低温条件下PGross/ETR比值较高,说明在相同的电子传递速率的情况下水的光裂解产生的氧有更多的可以释放出来;在高温条件下PGross/ETR比值相对较低,说明高温条件下可能有相对更多的水光裂解产生的氧被用于耗氧的生理过程而没有释放出来。研究表明当温度发生变化时,光合放氧与电子传递之间并不呈线性关系,这说明将ETR作为实际光合生产的评价指标时要谨慎,不能不加分析地直接应用。     

盐生杜氏藻细胞光合特性的研究

研究了盐生杜氏藻细胞的光合特性获知：⑴在７００－３００ｎｍ波长范围,出现三个吸收峰,分别位于６８０．４８５和４００ｎｍ处;⑵测定了该藻细胞内ＡＴＰ／ＡＤＰ比值,钒酸钠处理可以提高ＡＴＰ／ＡＤＰ比值;⑶以培养液为反应介质,测出该藻细胞的光合放氧,钒酸钠抑制放氧速率;⑷用调制式荧光计测出该藻细胞的Ｆｏ,Ｆｍ以及经间隔饱和光脉冲引起的Ｆｍ,表明盐生杜氏藻具有正常的光系统结构;⑸该藻细胞可诱导可逆的光状态     

NBS修饰^241Trp对33kD外周蛋白与PSⅡ的结合及放氧活 …

高等植物光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）中膜结合的３３ｋＤ外周蛋白对锰分子的稳定及ＰＳⅡ高放氧活力的维持具有重要意义。本文通过ＮＢＳ对菠菜３３ｋＤ蛋白中唯一的色氨酸残基（近Ｃ端＾２４１Ｔｒｐ）的修饰研究了该残基在光合放氧系统中的作用。