2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物在叶绿体电子传递链上的抑制位置

利用人工电子供、受体和已知的专一性抑制剂,研究了2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物(HOQNO)在菠菜叶绿体光合电子传递链上的抑制部位。通过光系统Ⅰ的还原态DCPIP 或TMPD 的光氧化反应,受KCN 强烈抑制,却不受HOQNO 的影响。通过光系统Ⅱ,以氧化态PD 或TMPD 作脂溶性人工受体时,电子传递受HOQNO 强烈抑制,但对DBMIB 不敏感。二价汞化合物的光还原对DCMU 敏感,而不受HOQNO 抑制。综合上述结果,初步确定HOQNO 在光合电子传递链上的一个抑制部位,是靠近PSII 的还原端,在DCMU 抑制点与质醌之间。     

2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物在叶绿体电子传递链上的抑制位置

利用人工电子供、受体和已知的专一性抑制剂,研究了2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物(HOQNO)在菠菜叶绿体光合电子传递链上的抑制部位。通过光系统Ⅰ的还原态DCPIP或TMPD的光氧化反应,受KCN强烈抑制,却不受HOQNO的影响。通过光系统Ⅱ,以氧化态PD或TMPD作脂溶性人工受体时,电子传递受HOQNO强烈抑制,但对DBMIB不敏感。二价汞化合物的光还原对DCMU敏感,而不受HOQNO抑制。综合上述结果,初步确定HOQNO在光合电子传递链上的一个抑制部位,是靠近PSII的还原端,在DCMU抑制点与质醌之间。     

冷冻温度对冬小麦叶绿素a荧光诱导动力学和光化学活性的影响

研究了人工冷冻温度(-13℃,暗中,2.5小时或16小时)预处理对冬小麦叶片和叶绿体的叶绿素a荧光诱导动力学和光化学活性的影响.结果表明在小麦叶片的光合作用中,Q以后的光合电子传递对冷冻温度处理最敏感,短时间(2.5小时)处理即可使其阻断;在此条件下几乎不影响水裂解过程和光系统Ⅱ活性;光系统Ⅰ活性也仅稍受抑制.当16小时低温处理时,水裂解过程及光系统Ⅱ活性均受到严重影响.冷冻温度与DCMU对小麦叶片Chl a荧光诱导动力学曲线影响的对比研究表明,二者对光合电子传递链抑制的部位不同,冷冻温度阻断的部位是在DCMU抑制的部位—Q_B的还原侧.     

铜离子在光系统Ⅱ电子传递中的作用部位和方式

铜离子对PS Ⅱ电子传递有明显的抑制作用,并且不能被加入人工电子供体DPC而恢复电子传递。铜离子表现出对胰蛋白酶消化叶绿体膜后使PS Ⅱ电子传递所受抑制有加成作用,并且铜离子又可拮抗胰蛋白酶对被DCMU阻止的PS Ⅱ电子传递的部分恢复作用。因而推测铜离子在PS Ⅱ的作用部位是在DPC供电子处至PS Ⅱ作用中心之间,其作用方式可能在于钝化了参与PS Ⅱ电子传递的膜蛋白。用SDS-PAGE对叶绿体膜蛋白的分离结果,也符合于这一假设。     

脓青素对光抑制条件下菠菜叶绿体的保护作用

在有氧条件下,脓青素可以缓解强光对菠菜叶绿体电子传递的抑制作用,加入解联剂尼日利亚菌素消除跨膜质子梯度会加剧叶绿体的光抑制,但脓青素的保护作用并不消失。脓青素对光系统Ｉ与光系统Ⅱ均表现出保护作用,在厌氧条件下ＰＳⅡ的保护在光抑制初期较明显,在厌氧条件下,脓青素加剧叶绿体的光抑制,引起ＤＣＩＰ光还原与水到ｐ－ＢＱ电子活力的降低,推测脓青素可能通过促进细胞色素ｂ５５９介导的ＰＳⅡ循环电子传递,减轻了叶     

脓青素对光抑制条件下菠菜叶绿体的保护作用

在有氧条件下,脓青素可以缓解强光对菠菜叶绿体电子传递的抑制作用。加入解联剂尼日利亚菌素消除跨膜质子梯度会加剧叶绿体的光抑制,但脓青素的保护作用并不消失。脓青素对光系统Ⅰ与光系统Ⅱ均表现出保护作用,但对ＰＳⅡ的保护在光抑制初期较明显;在厌氧条件下,脓青素加剧叶绿体的光抑制,引起ＤＣＩＰ光还原与水到ｐ－ＢＱ电子传递活力的降低。推测脓青素可能通过促进细胞色素ｂ５５９介导的ＰＳⅡ循环电子传递,减轻了叶绿体的光抑制。     

胰蛋白酶消化对菠菜叶绿体萤光影响的分析

用胰蛋白酶消化菠菜叶绿体,叶绿体的F_(684)相对萤光强度下降。在反应液中加入光系统Ⅱ的电子受体(DCIP 或Fecy)和光系统Ⅱ的电子传递抑制剂—DCMU,可以改变叶绿体F_(684)的相对萤光强度,但不影响与胰蛋白酶消化有关的萤光强度下降。用不同波长的光(436nm 和470nm)激发胰蛋白酶消化过的叶绿体,所测得的F_(684)变化、叶绿体中叶绿素含量变化以及吸收光谱变化的实验结果,说明用胰蛋白酶消化叶绿体后,使部分叶绿素从叶绿体上脱落,其中叶绿素b 的脱落量较高。表明胰蛋白酶消化所诱导的萤光强度下降与色素蛋白复合体受损有关。     

胰蛋白酶消化对菠菜叶绿体萤光影响的分析

用胰蛋白酶消化菠菜叶绿体,叶绿体的F_(684)相对萤光强度下降。在反应液中加入光系统Ⅱ的电子受体(DCIP或Fecy)和光系统Ⅱ的电子传递抑制剂—DCMU,可以改变叶绿体F_(684)的相对萤光强度,但不影响与胰蛋白酶消化有关的萤光强度下降。用不同波长的光(436nm和470nm)激发胰蛋白酶消化过的叶绿体,所测得的F_(684)变化、叶绿体中叶绿素含量变化以及吸收光谱变化的实验结果,说明用胰蛋白酶消化叶绿体后,使部分叶绿素从叶绿体上脱落,其中叶绿素b的脱落量较高。表明胰蛋白酶消化所诱导的萤光强度下降与色素蛋白复合体受损有关。     

关于光合作用光系统Ⅱ(PS-Ⅱ)电子传递的研究

在菠菜叶绿体和光系统Ⅱ颗粒中,DCIP和铁氰化钾的光还原对DCMU或Tris洗涤的抑制作用反应不同,其影响取决于pH(Tris)和浓度(DCMU)。在Tris的pH为8.0时,叶绿体和光系统Ⅱ颗粒的DCIP光还原全部被Tris(0.8M)洗涤抑制,而仍保留有少量残留的铁氰化钾光还原活力。在正常的叶绿体中,DCMU在5×10~(-5)M和5×10~(-4)M的浓度下,DCIP的光还原活力全部丧失,而铁氰化钾的光还原活力分别保留11.5％和10.8％。用Tris洗过的叶绿体,当DCIP的光还原活力被5×10~(-6)M,5×10~(-5)M和5×10~(-4)M的DCMU全部抑制时,铁氰化钾的光还原活力分别保留有对照的14.l％,15.0％和13.5％。在正常的光系统Ⅱ颗粒中,DCIP的光还原全部被5×10~(-6)M和5×10~(-5)M的DCMU抑制,而分别保留有13.8％和11.7％残留的铁氰化钾的光还原活力。用Tris(pH 7.6,0.8M)洗涤过的光系统Ⅱ颗粒,在5×10~(-7)M和5×10~(-6)M DCMU浓度下,残留的铁氰化钾光还原活力是26.2％和19.2％,而DCIP的光还原全部被抑制。 Tris洗涤过的或DCMU处理过的叶绿体和光系统Ⅱ颗粒残留的铁氰化钾光还原活力在短波光(651毫微米)下比在长波光(714毫微米)下高。讨论了光系统Ⅱ中可能包含有两个短波光反应。     

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。     

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。     

多元酸和腺核苷酸对电子传递及光合磷酸化的共同作用

多元酸促进无磷酸化状态的电子传递,但当多元酸与腺核苷酸共同存在时,电子传递速度却比腺核苷酸单独作用时更低。多元酸可提高叶绿体的能量转换效率,其作用受磷酸浓度、多元酸浓度以及pH等多种因素的影响。在光暗两阶段光合磷酸化中,暗反应阶段加入多元酸可显著提高ATP合成量,但在照光前加入多元酸,对ATP合成的影响则视在照光前是否同时加入ADP而异。在多元酸促进光合磷酸化的情况下,同一叶绿体制剂经活化后,其偶联因子水解ATP的活力也可为多元酸促进。     

大麦幼苗活性氧与其他叶绿体信号的关系

以普通大麦幼苗为材料,用除草剂、光合电子传递链抑制剂、H2O2、活性氧清除剂、强光或叶绿素合成前体物质浸根处理,通过过氧化氢和超氧阴离子染色和rbcS基因Northern杂交检测,研究了活性氧在大麦叶绿体信号传导中的作用.结果显示:除草剂20μmol/L norflurazon(NF)处理明显造成大麦幼苗活性氧染色加重和rbcS基因受抑制,同时用活性氧的清除剂处理可以部分逆转rbcS基因的下调;光合电子传递链的抑制剂也明显造成活性氧染色加重和rbcS基因受抑制,同时用活性氧的清除剂处理可以完全逆转rbcS基因的下调;光合电子传递链抑制剂对糖饥饿诱导的rbcS基因上调有抑制作用,同时用活性氧的清除剂处理可以完全逆转此抑制作用;高浓度糖或叶绿体蛋白质合成抑制剂都不能引发活性氧,但可以显著抑制核编码光合基因.可见,除草剂NF引发的信号是镁原卟啉信号与活性氧信号的叠加,光合电子传递链的氧化还原状态改变引发的信号绝大部分可以归结为活性氧信号,而高浓度糖和叶绿体蛋白质合成引发的叶绿体信号与活性氧没有直接联系.     

光氧化条件下碳代谢中间产物与光合电子传递对PSⅡ光化学活性的调节作用

在MV和强光的光氧化条件下研究外加光合碳代谢中间产物、光呼吸C2酸和光合电子传递抑制剂等对菠菜叶绿体PSⅡ光化学活性的调节作用。结果表明,光氧化条件下外加“RuBP再生系统”和乙醇酸钠可提高qP和Φpsu,而R5P、DHAP和HCO3^-可提高qN,显示其对光氧化下叶绿体PSⅡ活性有一定程度的保护作用。其他外加化合物3-PGA、3-GAP、HPMS、DCMU、DBMIB、Ant A、短杆菌肽D等则对以叶绿素荧光参数表示的光化学活性和氧电极测定的全链电子传递速率表现抑制效应。据此认为在叶绿体水平上阻断或改变光合电子流的流向,更改光合碳还原和光呼吸代谢物浓度,皆可直接或间接影响光氧化下PSⅡ的光化学活性,其作用因不同化合物而异。     

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.     

一种用^14C—阿特拉津测定QB蛋白的方法

Q_B蛋白是叶绿体光系统Ⅱ次级电子受体Q_B的蛋白质载体。最近的研究工作表明,光系统在Ⅱ反应中心也结合在Q_B蛋白与另一34kD蛋白质交叉形成的二聚体上。Q_B蛋白还参与电子传递的光调节。阿特拉津(atrazine)及其结构类似的一类除草剂也都可与之结合,从而抑制叶绿体电子传递     

光合作用电子传递的研究——Ⅰ.新鲜和老化叶绿体的光还原作用

叶绿体在老化过程中对DCIP的光还原活性逐渐下降,温热加速了活性的丧失,似与光合膜结构在老化过程中的解体和温热加速光合膜的破损有关。从光合链上PSⅡ氧化侧加入人工电子供体DPC,可显著恢复老化叶绿体对DCIP的光还原,如象DPC对被羟胺和Tris处理新鲜叶绿体后的恢复作用一样。似乎老化叶绿体DCIP光还原活性的下降,主要是由于PSⅡ氧化侧那部分光合膜受损所造成。用切断PSⅡ→PS Ⅰ间电子流的抑制剂水杨醛肟处理新鲜和老化叶绿体,对DCIP和Fecy的光还原都有抑制,并以对新鲜叶绿体的抑制更甚,加入DPC不能使新鲜叶绿体的光还原活性恢复,但可使老化叶绿体的光还原活性有显著促进,尤以对DCIP的光还原促进更大。似乎DCIP和Fecy接受电子的部位随叶绿体状态不同而有改变,即新鲜叶绿体主要在PS Ⅰ还原侧,老化叶绿体则主要在PSⅡ还原侧,推测此与光合膜的完整或破损和人工电子受体同膜亲和的难易程度有关。     

完整叶绿体中的NADP及NADPH测定

NADP是植物体内重要的氢递体,叶绿体通过光合电子传递和偶联光合磷酸化反应形成NADPH和ATP,再利用它们去同化CO_2。因此对光合器官内NADP及NADPH的含量分析,在光合作用研究中显得十分重要。一般测定NADPH形成的非循环光合电子传递活性时,是在无被膜的离体叶绿体反应系统中加入外源NADP及铁氧还蛋白,光还原形成的NADPH的量直接由波长340     

光合磷酸化的研究——Ⅴ.双香豆素(Dicumarol)对离体叶绿体光促电子传递及磷酸化的影响

双香豆素是维生素K的对抗物,临床上用它作为抗凝血药物(anticoagulant)。在生物化学研究中,近年来也经常利用它来研究维生素K在呼吸链及氧化磷酸化中的作用。在光合作用研究中,Wessels发现叶绿体对DCPIP的光还原受双香豆素的抑制,从而推测维生素K可能参与光合作用的电子传递。Arnon发现维生素K类化合物导致的光合磷酸化受双香豆素的抑制。双香豆素对光合细菌的光合磷酸化也有抑制作用。本文报告双香豆素对不同电子递体或受体导致的光促电子传递和光合磷酸化的影响。     

增甘膦(Glyphosine)和调节膦(Krenite)对叶绿体光化学反应的效应

用2～12 mM增甘膦处理叶绿体,其循环磷酸化活力均高于对照,经增甘膦处理的叶绿体,再用两倍体积的缓冲液洗涤两次并离心,所得叶绿体的磷酸化活力仍比对照的要高。对照叶绿体的非循环磷酸化速度在处理时的较高温下降低得很多,而处理的叶绿体的活力变化不大或略有上升。增甘膦处理的叶绿体,其非循环磷酸化活力和非循环磷酸化条件下的铁氰化钾还原活力均比对照的要高,故其磷/氧值维持不变或略有下降。在5×10~(-5)～5x10~(-3)M,调节膦促进铁氰化钾还原,抑制非循环磷酸化,表现出明显的解联效应。调节膦也抑制循环磷酸化。这种抑制是与反应底物非竞争性的。在抑制磷酸化的有效浓度范围内,调节膦也抑制膜上ATPase活性和光诱导的叶绿体的质子吸收。增甘膦能促进电子传递从而也促进光合磷酸化。调节膦则具有光台磷酸化的解联剂的特征。