光电响应对紫膜外表面[k~+]依赖性与质子泵效率相关

本文研究发现,不锈钢／电沉积紫膜薄膜／含水胶（电介质）／铜型菌紫质光电池的光电响应对紫膜外表面的钾离子浓度的依赖性与质子泵效率的这种依赖性成相关性。这种相关性说明：１．膜中菌紫质的光电响应主要来自质子泵运而非钾离子直接的贡献;２．存在一合适的离子浓度使菌紫质的光电响应有极大值;３．作用在外表面的离子主要影响质子释放结构域     

紫膜Langmuir-Blodgett膜的光电压

八十年代生物分子电子学和生物计算机研究的兴起,嗜盐菌紫膜蛋白菌紫质由于其结构稳定,当受到光照时,能发生同素异构变化,具有光色互变和光驱动质子泵功能、双稳态特性以及皮秒到毫秒级的光电响应特性,使其成为目前国内外关注的研究生物分子电子器件的理想材料之一,应用前途是发展生物分子器件和生物芯片等。由于紫膜具有不对称性而菌紫质的光驱动质子泵具有方向性,因而必须有序组装而且可以有序组装。紫膜     

pH对菌紫质分子的旋转运动和光电响应的影响

用闪光诱导瞬间二向色性方法测量了不同pH条件下的菌紫质分子在脂质囊泡中的旋转扩散运动.在人工平扳膜(BLM)系统中测量了不同pH条件下菌紫质分子的光电响应.在pH3至8.3的范围内没有明显观察到菌紫质分子在膜中旋转运动上的差别.pH低于3时,菌紫质分子旋转运动受到影响;pH高于11时,观察不到旋转扩散运动.在BLM系统中测量了pH2到pH11范围内菌紫质分子的光电响应信号,随着pH的增加,无论紫膜碎片还是单体菌紫质分子的光电响应逐渐由照光后快速正信号并快速衰减及撤光时的快速负信号并逐渐衰减变成慢的正信号.pH高于9.4时,单体菌紫质分子的光电响应信号由正变负,pH高于11时,观察不到信号.     

菌紫质光生物分子器件及其超快过程

菌紫质是嗜盐菌紫膜中的一种光能转换蛋白.它具有光致色变和光驱动质子泵功能,其原初光异构化过程极其迅速,可在430fs内完成.由于菌紫质具有一系列独特的光电和光学特性,如对光强的微分响应,高的空间分辨率,高的光灵敏度,高循环次数等,使得它在光电探测,仿视觉系统,人工神经网络,非线性光学及光学信息记录和处理方面有很多重要应用.利用超短脉冲激光技术,高时间分辨光谱学技术及高速取样探测技术,对菌紫质的光循环,原初光异构化,激发态动力学,质子泵机制等方面的研究已取得了许多有意义的结果.     

温度对脂质囊泡中单体菌紫质分子结构和光电响应的影响

本实验用人工双分子平板膜系统(BLM)测量了紫膜碎片和在DMPC脂质襄泡膜中的单体菌紫质分子的光电响应以及与温度的关系(处理温度17℃至31℃).温度对紫膜碎片的光电响应影响不大,但对单体菌紫质分子的光电响应有明显影响.用园二色(CD)方法相应地观察了温度对紫膜碎片和单体菌紫质分子在可见波长范围内的CD谱的影响 同样观察到温度对单体菌紫质分子的CD谱有明显影响.两者的影响很可能与脂质襄泡中DMPC的相变温度有关.     

紫膜BLM的光电位与非质子离子迁移

嵌入紫膜碎片的BLM系统在不同离子强度的介质中产生不同的光电位信号。本文通过在介质中加入离子载体或离子通道剂对紫膜的光电响应信号进行了系统的研究。结果表明:上述光电位信号的差异主要是由紫膜的非质子离子的迁移引起的。与紫膜的质子跨膜迁移相比,这种非质子离子迁移也是由光驱动的,随介质的离子强度的增强而显著增强,但它的迁移速率更快,且产生反向的光电位。用通常方法所获得的光电位信号主要是这两种迁移信号的迭加。三价阳离子(La~(3+))可使紫膜质子泵反向并能抑制质子的吸收,但它似乎并不参与紫膜的非质子离子迁移。     

菌紫质的结构和功能研究进展

紫膜中具有质子泵功能的菌紫质(bR)是整合膜蛋白,它是7个α螺旋跨膜蛋白家族的基本原型.目前,具有光驱动质子泵的bR是最典型的高效离子转运蛋白之一.它很可能成为其载体转运机制在分子甚至原子水平上被阐明的第一个膜蛋白.概述了近年来对菌紫质结构,光循环和质子泵机理研究的进展.     

离子强度、温度及表面活性剂Triton X-100对紫膜质子泵效率的影响

用毫秒级闪光动力学光谱仪研究了离子强度、温度及表面活性剂Triton X-100对紫膜质子泵效率的影响。结果表明:紫膜溶液中适量离子的加入可使其质子泵效率(H~+/M_(412))显著提高(纯水中,H~+/M_(412)—0.56,而在150mM KCl中可达—1.3),高价离子的影响显然远大于低价离子;在5℃—50℃的较大温度范围内,紫膜的质子泵效率变化不大,但当温度升至60℃以上时,紫膜的质子泵效率迅速下降直至为零;非离子表面活性剂Triton X-100的加入对紫膜的质子泵效率影响不大,仅随Triton量的增加而略微下降。以上实验现象,直接或间接地说明了离子在紫膜质子泵功能中的重要作用。就此对离子及脂在紫膜质子泵中的作用机制进行了进一步的探讨。     

菌紫质研究的新进展

菌紫质(BR)是嗜盐菌紫膜中的唯一蛋白质,野生型的BR分子含有248个氨基酸残基,其中一个视黄醛通过希夫碱基连结在第216位赖氨酸上,它具有质子泵的功能．光照下,BR进行光循环,光循环又与质子泵过程相关联．菌紫质的结构和功能方面的研究已有很大进展,但其光循环途径和质子泵的机理还不太清楚．文章概述了近年来对菌紫质结构,光循环和质子泵机理研究的进展,尤其对争论较大的菌紫质光循环途径的四类模型作了较详细的介绍．     

菌紫质人工膜的光电压与离子强度的非线性关系

本文研究了Ｋ＋、Ｍｇ２＋和Ｌａ３＋离子强度对菌紫质人工膜的光电压的影响。研究结果表明,在实验所测定的离子强度范围内菌紫质人工沉淀膜的光电压与上述离子的离子强度间具有非线性关系,并随离子价数的提高其响应峰值的位置向低浓度发展。本文研究结果将对菌紫质光化学反应循环、质子迁移机制的研究,以及菌紫质光电池的设计、和以菌紫质为基础的视觉功能模拟和人工视觉研究提供有价值的数据 。     

铁/紫膜/胶/铜光电池在光触发瞬时的界面电势研究

在分析菌紫质光驱质子泵过程的基础上 ,应用Hong的化学电容的概念 ,提出在菌紫质人工膜系统中等效存在C -电容和N -电容 ,并由此研究了铁/紫膜/胶/铜光电池在光触发瞬时的界面电势。结果可提供于以菌紫质为基础的分子电子器件 ,和菌紫质光驱质子泵机理的研究。     

菌紫质人工膜的光电压与离子强度的非线性关系

本文研究了Ｋ＾＋,Ｍｇ＾２＋和Ｌａ＾３＋离子强度对菌紫质人工膜的光电压的影响。研究结果表明,在实验所测定的离子强度范围的内菌紫质人工沉淀膜的光电压与上述离子的离子强度间具有非线性关系,并随离子价数的提高其响应峰值的位置向低浓度发展。本文研究结果将对菌紫紫质光化学反应循环,质子迁移机制的研究,以及菌紫质光电池的设计,和以菌紫质为基础的视觉功能模拟和人工视觉研究提供有价值的数据。     

紫膜蛋白(菌紫质)的应用前景

简要综述了紫膜蛋白(菌紫质)作为光驱动质子泵,光电换能器及光敏材料等方面的应用前景;谈到了通过基因工程和生化手段可优化设计菌紫质的物理和化学特性,将其应用在信号的存储和处理中的可能性,并探讨了菌紫质在实际应用中可能存在的问题.     

用菌紫质薄膜传感器进行图像边缘检测的研究

应用菌紫质人工沉淀膜所具有的与动物视网膜类似的微分光电响应特性,以该人工膜为传感器构建了一个可检测图像边缘的原理系统,并成功地检测到了简单图像的边缘。本文的结果除进一步说明了菌紫质分子在图像技术中的应用前途外,还说明了这种分子在视觉功能模拟和人工视觉等方面的良好应用前景 。     

两种化学修饰菌紫质的光化循环和光电位

本文分别用两种氮氧自由基对菌紫质(bR)中的两种氨基酸残基——赖氨酸和丝氨酸进行了修饰,并对修饰后的bR光循环中间产物M_(412)动力学过程、质子泵效率及光电响应信号进行了测量。通过与正常紫膜进行比较,可以看出:赖氨酸被修饰后,M_(412)快、慢组分的衰减及质子的吸收过程均减慢,M_(412)和质子的产额、跨膜光电位信号均有不同程度的提高;丝氨酸被修饰后,M_(412)和质子的动力学过程的变化与赖氨酸基本相同,但M_(412)和质子的产额及跨膜光电位提高很大,且光电位出现缓慢反向现象。结果表明赖氨酸不大可能直接参与质子的传递过程,其对紫膜质子泵的影响主要是通过其所带电荷对表面电位的贡献;而丝氨酸却似乎对bR的功能影响很大并对维持质子通道构象环境的稳定起着很大作用。     

蜂毒突变体对紫膜质子泵功能的影响

具有光驱动质子泵功能的嗜盐菌紫膜是一种被广泛研究的生物膜系统。利用毫秒级闪光动力学谱仪研究蜂毒不同突变体对紫膜质子泵功能的影响。实验采用对硝基苯酚（ｐ－ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ）作为ＰＨ敏感染料来研究紫膜蛋白－菌紫质（Ｂａｃｔｅｒｉｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎ,简称）的光反应和质子泵功能。在初步的实验中发现,在一定的温度范围内,光循环过程随着温度的升高而加快,质子泵功能却基本保持不变。另外,由于蜂毒突变体具有不同的插膜特性和不同的电荷量,通过比较它们对ＢＲ质子泵功能的影响,揭示了蜂毒小肽Ｃ端和Ｎ端的不同带电状态对质子泵功能所起的作用不同。实验结果有力地证实了蜂毒或其突变体与菌紫质蛋白具有直接的相互作用,这种相互作用的强弱与蜂毒突变体电荷的多少密切相关     

菌紫质LB膜时空信号响应模型及方向检测效应的研究

在测量和分析了菌紫质ＬＢ膜的时空信号响应的基础上,提出了菌紫质ＬＢ膜的时空信号响应模型。并用菌紫质ＬＢ膜的时空信号响应模型。并用菌紫质ＬＢ膜的这些特性设计了能检测“对比边”运动方向、角度和转速的方法。     

菌紫质膜光电响应系统的功能模块研究

引进Hong的化学电容概念,将菌紫质膜光电响应系统（SPRBM）抽象为Ｃ-电容、Ｎ-电容、质子泵通道和质子返回通道等模块,构筑了功能模块框图模型.用该模型导出了SPRBM的冲击响应电流、“铁/紫膜/胶/铜”光电池的电势分布表达式及等效电路模型.     

蜂毒素与紫膜的相互作用机理研究──与三种表面活性剂的比较

用吸收光谱和圆二色谱的方法研究了蜂毒素与嗜血菌紫膜的相互作用机理．通过与三种在结构和电荷上不同的表面活性剂与紫膜的作用相比较,可以年出蜂毒作为带正电荷的分子与同样带正电的表面活性剂ＤＴＡＢ在引起紫膜凝聚方面表现相同;但在对紫膜可见光区的吸收光谱和圆二色谱的影响上却与具有刚性结构的ＣＨＡＰＳ相似,表明蜂毒可在紫膜表面以一种刚性较大的构象（如α螺旋）存在,不能进入膜蛋白流水区的深层．另外,从紫膜－Ｔｒｉｔｏｎ－蜂毒混合作用体系的研究中得到如下推测：蜂毒与Ｔｒｉｔｏｎ竞争菌紫质分子周围的结合位点,可排斥位于菌紫质周围的Ｔｒｉｔｏｎ分子．表明蜂毒具有比Ｔｒｉｔｏｎ更强的与菌紫质的亲和力,从而提供了支持蜂毒分子存在与膜蛋白－菌紫质的直接相互作用的有力证据．     

菌紫质质子泵机理的研究进展

菌紫质(bR）是嗜盐菌紫膜中的唯一蛋白,具有光驱动的质子泵功能,迄今为止对于光循环和质子泵的具体分子机理仍未弄清楚,作者概述了近几年来关于bP质子泵机理的研究进展,介绍了两个较新的模型。