铁氧还蛋白在细菌光合磷酸化中的作用

光合细菌Rhodopseudomonas capsulata载色体的内源光合磷酸化(循环光合磷酸化)对antimycin A敏感,在浓度为10~(-7)M时,几乎完全被抑制。外加电子供体(DCPIPH_2)和电子受体(维生素K_3,反丁烯二酸或氧)所构成的非循环光合磷酸化,对antimycin A不敏感,这些结果与Rhodospirillum rubrum载色体中所得到的结果一致。 经0.2％Triton X-100处理后的载色体,两种类型(循环和非循环)的光合磷酸化活性完全丧失。回加铁氧还蛋白,只能使非循环光合磷酸化恢复。循环光合磷酸化活性的恢复必需同时有PMS的存在,所恢复了的磷酸化活性,对antimycin A不再敏感。 ο-Phenanthroline对细菌载色体的光合磷酸化活性具有两个反应部位。高浓度(10~(-3)M)时,几乎完全抑制循环和非循环的光合磷酸化作用(包括回加铁氧还蛋白后恢复了的光合磷酸化作用)。低浓度(10~(-5)M)时,对存在PMS的循环光合磷酸化和非循环光合磷酸化只具有部分抑制作用。而对回加铁氧还蛋白后恢复了的循环和非循环光合磷酸化活性则表现出同等程度的抑制作用。 基于上述结果,对铁氧还蛋白在光合电子传递链上作为次级电子受体的可能性进行了讨论。     

低浓度硫酸甲酯吩嗪（PMS）对叶片光合放氧的促进作用

外加低浓度循环光合磷酸化电子递体硫酸甲酯吩嗪(PMS)对菠菜、大豆、水稻和小麦叶片光合放氧有促进作用,与此同时叶片ATP含量也得到增加。PMS对经8 mmol L~(-1)NH_4Cl处理过的菠菜叶片的光合放氧也有促进,最适促进浓度比未经NH_4Gl处理的叶片高,促进的幅度也大。幼龄叶与成长叶相比,幼龄叶的光合磷酸化活性和P/O比值低于成长叶片,其光合放氧速率受PMS促进的幅度大于成长叶片。因此光合磷酸化也可以成为光合作用的一个重要限制因素。     

叶绿体atpE基因表达产物的生化特性

在细菌中表达的叶绿体ａｔｐＥ基因产物ε亚基蛋白对不同方式激活的叶绿体ＡＴ－Ｐａｓｅ均有抑制作用,而其抗血清则促进ＡＴ－Ｐａｓｅ活力。Ｅ．ｃｏｌｉ中表达的ε亚基蛋白在光合磷酸化反应中对循环和非循环光合磷酸化都有促进作用,其抗血清对循环光合磷酸化有抑制作用,而对非循环光合磷酸化则起促进作用。     

光合磷酸化的研究 Ⅷ.黄化小麦幼苗变綠时光合磷酸化活力的发生

(1)黄化小麦幼苗初变绿时,光合磷酸化活力之发生远较叶绿素的生成为迟。在实验条件下,照光变绿3小时后,才可测得光合磷酸化活力,且其按叶绿素为基础计算的活力随照光变绿时间的增加而增加,至照光变绿7—8小时后,叶绿体上叶绿素含量尚在继续增加,但光合磷酸化活力则趋向恒定。(2)在黄化幼苗变绿初期,测得的循环光合磷酸化ATP形成能力较非循环光合磷酸化ATP形成能力高得多,以后较接近;但将循环光合磷酸化之ATP形成能力与非循环光合磷酸化之放氧能力相比较,则其比例在不同时期相差不大。这说明,在变绿初期非循环光合磷酸化之ATP形成能力特别小的原因,主要是由于当时它的偶联程度特别低,并不是因为它较循环光合磷酸化多牵涉到放氧等步骤,而这些步骤可能发生得较晚所致。以DCPIPH_2作氢供体的氧化光合磷酸化活力的最初增长情况与以Fe(CN)_6~≡作氢受体的非循环光合磷酸化ATP形成能力的增长情况一样,均比以PMS促进的循环光合磷酸化活力增长时间为晚,这结果也有助于证明非循环光合磷酸化ATP形成能力增长较晚的原因与它牵涉到放氧步骤无关。(3)使黄化变绿幼苗光合磷酸化、希尔反应活力达到饱和所需的光强度与绿苗所需的相仿。变绿初期的叶绿体,其光合磷酸化作用有很强的“光强效应”,卽弱光下电子传递速度慢、PSP活力低时,与磷酸化的偶联程度会急剧下降。这现象可能是造成变绿初期测得的非循环光合磷酸化ATP形成能力特别低的原因。(4)黄化幼苗变绿时,同化CO_2能力之发生时间与光合磷酸化活力之发生时间差别不大,但以叶绿素为基础计算,前者的活力较早达到恒定。     

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。     

溶液离子强度对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ结构性质及分离的影响

本文运用现代分析手段系统考察了溶液离子强度对菠菜来源光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统(PSⅡ)结构性质的影响,研究的结构性质包括：低温荧光光谱、放(耗)氧活性、聚集尺寸、聚集形貌、Zeta电位和热稳定性等．结果表明,溶液离子强度对PSⅠ和PSⅡ的放(耗)氧活性、聚集尺寸和热稳定性具有显著影响．此外,根据测试结果的分析得知,“筛分效应”在光系统Ⅰ的超滤分离过程中起决定性作用．     

溶液离子强度对光系统Ⅰ和光系统Ⅱ结构性质及分离的影响（英文）

本文运用现代分析手段系统考察了溶液离子强度对菠菜来源光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统(PSⅡ)结构性质的影响,研究的结构性质包括:低温荧光光谱、放(耗)氧活性、聚集尺寸、聚集形貌、Zeta电位和热稳定性等.结果表明,溶液离子强度对PSⅠ和PSⅡ的放(耗)氧活性、聚集尺寸和热稳定性具有显著影响.此外,根据测试结果的分析得知,"筛分效应"在光系统Ⅰ的超滤分离过程中起决定性作用.     

光合生物色素-蛋白质复合物的多样性

通过对近年来放氧型光合生物有关研究结果的概括分析,提出放氧型光合生物光系统Ⅰ、光系统Ⅱ及捕光色素-蛋白质复合物具有多样性,并根据其PSⅠ复合物的77 K荧光发射特点,指出放氧型光合生物光合系统中的能量传递方式也可能存在多样性.     

两种抗生素对酸性磷酸酶部分理化性质的影响

研究两种抗生素间甲氧嘧啶和蒽诺沙星对酸性磷酸酶活性的影响,发现两种抗生素都对酶有抑制作用。利用双倒数作图法表明两种抗生素对酶的抑制作用为非竞争抑制,Dixon作图法求得Ki值分别为0.35和0.4 mmol/L。采用紫外差光谱和荧光光谱研究甲氧嘧啶和蒽诺沙星与酸性磷酸酶的相互作用,结果显示间甲氧嘧啶和蒽诺沙星使酶的紫外吸收增强,荧光强度减弱,其中蒽诺沙星使酶的荧光光谱产生红移。说明这两种抗生素对酶的构象有不同程度的影响。     

有机磷农药在水生态系中生物净化机理研究——3.对硫磷及其降解产物对栅藻光合作用的影响和模拟藻菌系统中对硝基酚的降解

对硝基酚对栅藻光合放氧有明显抑制作用,半抑制浓度在16毫克/升左右;对硝基酚钠对栅藻光合放氧和CO2同化的抑制作用十分一致,它们的半抑制浓度分别在54毫克/升和52毫克/升左右。实验室证明对硝基酚在水体中主要是由细菌分解,藻类起供氧作用。一旦藻类的光合放氧受到抑制,细菌对对硝基酚的好气性降解能力也消失。对硫磷和二乙基硫代磷酸钾对栅藻光合放氧无明显抑制作用。       

具有放氧活性的光系统Ⅱ颗粒的某些荧光特性

我们对具有放氧活性的光系统Ⅱ(PSⅡ)颗粒的某些荧光特性进行了研究.加Mg~(2+)后可使这种颗粒的叶绿素低温荧光发射中的F695相对提高,但不引起可变荧光的增加.这可能是Mg~(2+)促使捕光色素向PSⅡ反应中心传递更多的激发能.DCMU对PSⅡ颗粒荧光的作用与对叶绿体相反,它引起可变荧光淬灭;随后加入人工电子受体DMBQ可使可变荧光更加强烈地降低,看来在这种颗粒中在有DCMU的情况下可能存在一个环式电子流.电子受体DMBQ也可能参加了这个循环过程.     

镉离子对菠菜叶绿体光系统Ⅱ的影响

环境污染因子重金属离子镉(Cd~(2 ))对菠菜(Spinacia oleracea L.)叶绿体光合作用有明显的抑制作用,其中对光系统Ⅱ(PSⅡ)的抑制作用显著。5mmol/l Cd~(2 )可抑制 PSⅡ放氧活性53％。Cd~(2 )使叶绿体和 PSⅡ制剂的 DCIP 光还原活性降低;可变荧光也受到抑制。加入 PSⅡ的人工电子供体 DPC 仅使被抑制的 DCIP 光还原活性稍有恢复;加入羟胺对被抑制的可变荧光并无明显影响。因此我们认为 Cd~(2 )除了作用于 PSⅡ氧化侧外,还可能直接损伤了 PSⅡ反应中心。不同浓度的 Cd~(2 )处理后,叶绿体全电子链的电子传递活性比放氧活性的速率降低快。这暗示着 PSⅡ氧化侧不是 Cd~(2 )唯一的作用部位,在 PSⅡ与 PSⅠ之间的电子传递链上还存在有对 Cd~(2 )敏感的部位。     

多变鱼腥藻Mn^2＋,Ca^2＋和Mg^2＋之间取代作用和放氧的研究

借助于电子顺磁共振波谱仪(EPR)探测了多变鱼腥藻中 Mn~(2 )含量的变化。较高浓度的 CaCl_2和 Ca(NO_3),处理引起藻体中结合态 Mn 的游离和藻的放氧活性的下降。当结合Mn 游离量达57％时,放氧活性降为零。MgCl_2处理的效果小于 CaCl_2。较高浓度的 MnCl_2像 EGTA 一样抑制藻的放氧。与对照比较,在 CaCl_2、MgCl_2和 MnCl_2处理下藻体的低温荧光发射光谱发生变化,波长686nm处的肩消失,F_(130)/F_(695)比值下降。本文对光合放氧复合物中离子间可能在其结合位点上发生竞争性取代作用进行了讨论。     

光合磷酸化的研究——Ⅸ.邻二氮杂菲对闪光下循环及非循环光合磷酸化的抑制作用

在暗間隔0.16秒的3.3×10~(-4)秒閃光下,比較了PMS,Vit.K,FMN及Fe(CN)_6~≡光合磷酸化反应系統的每閃最高产量以及温度的影响,并观察邻二氮杂菲对这些反应系統每閃最高产量抑制的差异,以及在閃时延长时,它对閃光产量抑制程度的变化,得到結果如下: (1)在短閃光下,PMS,Vit.K,FMN及Fe(CN)_6~≡光合磷酸化反应系統的每閃最高产量都极接近,温度的影响也不太显著。(2)邻二氮杂菲对Vit.K,FMN及Fe(CN)_6~≡非循环光合磷酸化反应系統的每閃最高产量的50%抑制濃度都在0.96×10~(-5)M/左近,而对PMS系統的每閃最高产量的50%抑制濃度則力4.5×10~(-5)M。(3)邻二氮杂菲对PMS及Vit.K这两种类型的光合磷酸化反应系統在連續弱光下反应速度的50%抑制濃度与对这两反应系統的每閃最高产量的50%抑制濃度相同,即分别为4.5×10~(-5)M及0.95×10~(-5)M;同样温度(5℃)而光强增加到100000米烛光,则对这两反应系统反应速度的50%抑制浓度提高到依次为14.0×10~(-5)M及2.3×10~(-5)M。如果再把温度从5℃提升到30℃,则50%抑制浓度更提高到25.0×10~(-5)M及4.0×10~(-5)M。(4) 邻二氮杂菲对Vit.K系统的短闪光的每闪最高产量的抑制程度不受闪光光强影响,然而当闪光的闪时增加时,抑制剂对闪光产量的抑制程度则随闪时增加而减少。由此推论,邻二氮杂菲的抑制部位与光合磷酸化反应的光化作用中心有关,增加闪光闪时,或在连续光下增加光强,或在饱和光下提高温度都使光化作用中心增加重复利用而使抑制剂的抑制作用减弱。循环(PMS)及非循环(Vit.K,FMN,Fe(CN)_6~≡)光合磷酸化反应系统的闪光产量相同,而对邻二氮杂菲的敏感程度却相差很大的现象,可以用放氧及磷酸化各有一光化作用中心解释之。非循环光合磷酸化反应系统包括有放氧及磷酸化两个,而循环光合磷酸化反应系统则仅需磷酸化一个光化作用中心。     

光合磷酸化的量子需要量

用菠菜叶绿体悬浮液,在红光下(620—660mμ,6—8×10~3尔格/厘米~2-秒)测定同位素P~(32)标记的无机磷酸进入ATP的强度,并根据吸收的光能量换算为形成一个分子ATP所需要的红光量子数。结果指出: (1)循环光合磷酸化作用,不论用何种辅助因素(PMS,维生素K_3,FMN),形成一个分子ATP的量子需要量均在4—5之间(最低一次获得2.9)。叶提取液代替辅助因素,结果亦同。(2)与希尔反应偶联的光合磷酸化作用(希尔氧化剂为K_3Fe(CN)_6或TPN)的量子需要量亦是4—6。同时测定的还原作用指出希尔反应中每放出一个分子O_2,需要8—12个红光量子,表示在试验条件下,二者是完全偶联的(P/2e?1)。没有磷酸化(不加ADP及P_i)时,希尔反应的量子需要量不变,表示偶联的ATP形成不需额外的光量子。(3)光强度减低,则循环与非循环光合磷酸化作用的效率随之降低,量子需要量增加,而希尔反应的效率则不变。从上述结果推论,两种光合磷酸化作用均是通过同一的电子传递系统,在此系统中仅有一个磷酸化部位,除非另有一个部位是极易破坏的。试验结果也对光合作用的量子需要量问题,供给可能的解释。在弱光下光合作用效率高,可能是由于部份ATP来自呼吸;而在强光下效率减低,则是呼吸所供给的ATP不足而必需依靠循环光合磷酸化所致。     

光合磷酸化偶联机制研究——Ⅱ.金霉素对光合磷酸化促进作用的研究

用金霉素溶液处理菠菜离体叶绿体,对循环( PMS)和非循环光合磷酸化( FeCy、MV或BQ DBMIB)均可表现出促进作用,表明它对两个能量保存部位都有促进作用。它能提高磷酸化的偶联程度,增加ADP/O及PC比值。在对光合磷酸化有促进作用的情况下,用两阶段光合磷酸化法测定,它对高能态的积累略有增加或影响不大,但它能显著增加叶绿体的延迟发光。它对叶绿体膜上Mg~(2 )-ATP_(ase)及偶联因子Ca~(2 )-ATP_(ase)活力有抑制。金霉素溶液的荧光强度可被加入偶联因子所提高,这些都表明金霉素至少有一个作用部位与偶联因子有关。文中对它能促进光合磷酸化作用的机理进行了讨论。     

Clotrimazole对菠菜叶绿体光合磷酸化和电子传递的抑制作用

10μmol/的clotrimazole不仅抑制光合磷酸化活力,而且抑制各种类型的电子传递,是一个典型的电子传递抑制剂。经过它对叶绿体放氧,荧光和毫秒延迟发光影响的比较研究表明:clotri—mazole在光合电子传递链上的作用部位在Q与PQ之间,即与DGMU的作用部位相同或相近。     

Cu~(2 )对蓝藻Spirulina maxima光合作用的抑制机理

Cu2 对S.maxima的生长和光合放氧均有抑制作用;高浓度Cu2 使藻细胞中藻胆体产生的特征光吸收和荧光显著下降,表明藻胆体是Cu2 作用位点之一。Cu2 可促使离体的藻蓝蛋白变性,使其光吸收和荧光减弱、荧光偏振度减小,而别藻蓝蛋白对Cu2 的作用不敏感。根据这些结果推测,Cu2 可能通过对藻胆体中的藻蓝蛋白的作用,抑制藻胆体的光能吸收和传递。     

化学交联处理对PSⅡ放氧核心复合物荧光光谱的影响

选用5种交联剂（EDC、DCC、HMDI、EGS和DTSP）,在不同浓度条件下交联处理PSⅡ放氧核心复合物,测定了交联样品的室温荧光发射光谱和荧光激发光谱。结果表明：交联处理对PSⅡ放氧核心复合物叶绿素荧光和蛋白内源荧光都有影响,引起682nm处叶绿素荧光强度的降低、308nm或328nm处蛋白质内源荧光强度的增大或减小,并与处理时所用交联剂的浓度、交联剂的亲疏水性和交联臂长相关。亲水性EDC对PSⅡ的蛋白质中Tyr和Trp残基所处循环境的影响较小;而亲脂性DCC、HMDI、EGS、DTSP对PSⅡ放氧核心复合物蛋白质中Tyr、Trp微环境和682nm处叶绿素荧光影响大,可能它们参与了PSⅡ放氧核心复合物内部的蛋白疏水区域交联。     

Zn^2＋对植物光系统Ⅱ的影响及与钙调素的关系

研究发现2.0mmol/L Zn~(2+)对白兰瓜幼苗离体叶绿体PS Ⅱ电子传递,如DCIP光还原和光合放氧及叶绿素a荧光有抑制作用,而这种抑制作用能分别被外加的Ca~(2+)(10mmol/L)和CaM(10μg/ml)所逆转。同时还发现CaM拮抗剂CPZ对叶绿素a荧光具有抑制作用,并且这种抑制能被外源CaM所逆转。通过PDE法证实了CaM在PS Ⅱ中的存在。因此,我们认为Za~(2+)对植物光合作用的影响与CaM有关,而且Zn~(2+)对PS Ⅱ电子传递的抑制很可能是通过CaM来实现的。