柱孢鱼腥藻(Anabaena cylindkica)营养细胞和异形胞叶绿素蛋白复合体的比较研究

比较了柱孢鱼腥藻(Anabaena cylindrica)营养细胞和异形胞类囊体膜叶绿素蛋白复合体的种类和性质。以SDS增溶营养细胞类囊体膜和不连续聚丙烯酰胺电泳分离得到4个P700叶绿素a蛋白复合体,分别为GPIa、CPIb、CPIc和CPI;和1个系统Ⅱ叶绿素蛋白复合体CPa。相对迁移率小的4个复合体含有P700,呼收光谱红区吸收峰为675nm,液氮低温荧光发射光谱有728nm荧光发射峰。CPIa和CPI的分量子分别为205 和105千道尔顿。未见诸文献的CPIb和CPIc复合体的分子量介于CPIa和CPI之间。相对迁移率较大的CPa有着吸收光谱红区672nm吸收峰,液氮低温荧光发射光谱有687nm荧光发射峰,分子量为56千道尔顿。同时化学氧化还原差示光谱不表现P700吸收降低。柱孢鱼腥藻异形胞类囊体膜经SDS增溶和电泳分离得到2个系统Ⅰ叶绿素蛋白复合体,它们的吸收光谱特性和分子量大小相近于营养细胞分离的CPIa和CPI复合体。异形胞类囊体膜缺少系统Ⅱ叶绿索蛋白复合体。     

叶绿体膜的结构与功能 Ⅶ小麦囊状体膜上光系统Ⅱ反应中心复合体的探讨

小麦叶绿体膜用SDS短时间增溶后,用不连续的SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳分离出八条叶绿素带,我们依其迁移率的增加及参考文献上的定名称为CPI(P700—叶绿素a—蛋白质)、LHCP~1(捕光叶绿素a/b—蛋白质)、LHCP~2、LHCP~3,CPa(光系统Ⅱ反应中心)、LHCP~4和FC(游离色素—SDS复合物)。值得注意的是,在LHCP~4和FC之间观察到一条新的复合体,我们命名为CPa_1。 CPa_1的吸收光谱与CPa的吸收光谱相似,他们在红区的吸收峰分别在669nm和670nm,在蓝区的吸收峰为435nm,清楚地表明这些吸收光谱与文献中报导的复合体Ⅳ—系统Ⅱ反应中心复合物相似(Hayden等1977)。CPa和CPa_1具有相似的荧光发射光谱,最强的发射带分别在681nm和682nm。二者的荧光激发光谱亦是彼此相似的。CPa的分子量约为39.5KD,CPa_1的分子量约为19.6KD。因此,我们推测CPa可能是二聚体,而CPa_1可能是它的单体。     

从超声波破碎的蓝藻类囊体膜中分离的叶绿素蛋白复合物

当蓝藻的类囊体膜用超声波进行破碎,并在4℃下用聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离,有6条叶绿素带被分离出来,它们分别是 CPIa,CPIb,CP1,CPa1 CPa2,FC。CP1 在红区和蓝区的吸收峰分别位于674和435 nm 处。在液氮甲该组分在725和680 nm 处有两个荧光发射带。CPa1和 CPa2的吸收光谱相似,其红峰和蓝峰的位置分别位于667和431.5nm 处。它们在77 K 的荧光发射峰都位于684 nm 处。用超声破碎法分离的叶绿素蛋白复合物的光谱特性,除 CPa1和 CPa2在红峰和蓝峰的吸收位置蓝移了3—5 nm 之外,其余与用 SDS 增溶法分离的相应复合物相似。属于光系统Ⅰ的 CPIa-CPI 的叶绿素含量占总叶绿素的40.93%,而属于光系统Ⅱ的 CPa1和 CPa2的叶绿素则占总叶绿素的38.78%,二者之差仅有2.15%。     

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。     

从蓝藻Anabaena cylindrica囊状体膜分离的叶绿素蛋白复合体

当蓝藻的囊状体膜在SDS与叶绿素之比为10:1的条件下增溶后,经不连续的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离出六条含叶绿素的带。按照电泳迁移率增加的顺序,以及吸收光谱和荧光光谱的鉴定结果,自上而下分别命名为CP1a,CP1b,CP1c,CP1,CPa和FC。 CP1a,CP1b,CP1c和CP1四种复合体在蓝区和红区的吸收峰分别位于435 nm和675 nm处。该四种复合体在77°K的荧光发射峰位于726～728 nm。铁氰化钾-抗坏血酸氧化还原差异光谱证明这四种复合体都含有 P 700, 说明它们属于光系统Ⅰ反应中心复合体。低温荧光激发光谱表明这些复合体在625～626 nm,677 nm,690～692 nm和712～714 nm处有四个共同的荧光激发峰或肩。根据其E677/E714的比值,可将它们分为CP1a,CP1b和CP1c,CP1两种类型。它们之间的差异在于这两类复合体之间不同状态的色素比例明显不同。 第五种叶绿素蛋白复合体CPa在蓝区的吸收峰位于435nm处,在红区的吸收峰位于672nm处,CPa在77°K的荧光发射峰位于686 nm处,另外在690～696nm范围内还有一个较弱的肩。它属于光系统Ⅱ反应中心复合体。它仅存在于营养胞中。 异形胞中只有光系统Ⅰ反应中心复合体。     

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。     

蓝藻叶绿素蛋白复合体的分离研究

蓝藻类囊体膜用声波超时处理,然后在4℃下用低浓度的LDS增溶,并经改进的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳后被分离成15条绿色的带. 其中CPa1～CPa6有着相似的吸收光谱. 这6个组分的低温荧光光谱也很相似,其荧光发射光谱的发射峰都位于685 nm处,表明它们都属于光系统Ⅱ叶绿素a蛋白复合体. 该系统对光系统Ⅱ的分离能力是传统电泳的3倍.     

固氮蓝藻Anabaena sp．7120的叶绿素蛋白复合体的分离和光谱特性的研究

用光合膜片增溶和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,从固氮蓝藻Anabaena sp．7120分离到7条色素带。迁移率较慢的五条叶绿素蛋白复合体带,具有相同的吸收光谱和室温荧光光谱特性。它们的红区最大吸收峰在676nm;蓝区最大吸收峰在438nm。它们的室温荧光发射最高峰在672-673nm;在710,732和740nm都有小峰。这些是CPI叶绿素所特有的。我们认为这5条带都是属于光系统Ⅰ的叶绿素蛋白复合体。另一条迁移率稍快的叶绿素蛋白复合体带为CPⅡ。它的红区最大吸收峰在672nm;蓝区最大吸收峰在436nm。与CPⅠ带相比,两个峰均向短波端偏移。它们的室温荧光发射最高峰在675nm,没有CPⅠ所特有的小峰。这些性质说明此带和CPⅠ带不同,而是和光系统Ⅱ反应中心相关的一个复合体。迁移率最快的带是游离色素带。     

固氮蓝藻Anabaena sp.7120的叶绿素蛋白复合体的分离和光谱特性的研究

用光合膜片增溶和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,从固氮蓝藻Anabaena sp.7120分离到7条色素带。迁移率较慢的五条叶绿素蛋白复合体带,具有相同的吸收光谱和室温荧光光谱特性。它们的红区最大吸收峰在676nm;蓝区最大吸收峰在438nm。它们的室温荧光发射最高峰在672—673nm;在710,732和740nm都有小峰。这些是CPⅠ叶绿素所特有的。我们认为这5条带都是属于光系统Ⅰ的叶绿素蛋白复合体。另一条迁移率稍快的叶绿素蛋白复合体带为CPⅡ。它的红区最大吸收峰在672nm;蓝区最大吸收峰在436nm。与CPⅠ带相比,两个峰均向短波端偏移。它们的室温荧光发射最高峰在675nm,没有CPⅠ所特有的小峰。这些性质说明此带和CPⅠ带不同,而是和光系统Ⅱ反应中心相关的一个复合体。迁移率最快的带是游离色素带。     

铜对类囊体膜叶绿素-蛋白质复合物组成和光谱特性的影响

菠菜和青菜类囊体膜经SDS-PAGE*可分别分离出8条和7条含叶绿素的区带。经Cu螯合剂处理后发现菠菜CPIa、青菜CPI_a、LHCP_2带缺失,菠菜CPIa_1 LHCP_2和青菜CPI减少,两者的LHCP_3明显增加。外源Cu(5mmol/L CuCl_2)可使菠菜CPa_1带缺失。青菜CP_a带缺失,并且使菠菜CPI带的吸收峰由678nm移到672nm,在652nm处有一微弱小肩,并且出现679nm荧光发射峰,表现出LHC-Ⅱ的某些光谱特性。同时使菠菜和青菜的LHCP_1和LHCP_2的吸收峰均由672nm分别移到668nm和669nm,并且使LHCP_2在724nm处产生较强的荧光发射,接近于LHC-Ⅰ的某些光谱特性。由此初步认为,铜可能通过变构作用来调节两个光系统间从作用中心到捕光色素蛋白复合物,以及二者捕光色素蛋白复合物本身之间的能量转移。     

大麦突变种Chlorina-f 2类囊体膜的叶绿素蛋白复合体

当突变种大麦Chlorina-f 2的类囊体膜在SDS/叶绿素的重量比为10:1,叶绿素的浓度为0.5mg/ml的条件下增溶,并在SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳中进行分离时,共出现4条含叶绿素的带。按电泳迁移率的增加,这些带分别是CP Ⅰ,CPa 1,CPa 2和FC。光谱测定表明CP Ⅰ为混有少量光系统Ⅱ??成分的光系统Ⅰ反应中心复合体,CPa 2为光系统Ⅱ反应中心复合体,CPa 2为光系统Ⅱ内周天线复合体。属于光系统Ⅰ的CP Ⅰ的叶绿素含量占总叶绿素的45.6%,而属于光系统Ⅱ的CPa Ⅰ和CPa 2的叶绿素之和则占总叶绿素的43.2%。可见在缺b大麦中,两个都失缺其外周天线的光系统的叶绿素含量是基本相等的。这和光合作用中两个光反应相互串联的理论是完全一致的。     

叶绿体膜的结构与功能 Ⅸ.从菠菜叶绿体膜中分离捕获光能的叶绿素α/β-蛋白质复合体

我们通过用非离子去垢剂Triton X-100处理破碎掏去阳离子的叶绿体膜,经过蔗糖梯度离心,获得高度纯化的捕获光能叶绿素a/b-蛋白质复合体(LHCP),分离出的捕获光能叶绿素a/b-蛋白质复合体具有1.26的Chl a/b比值,它的吸收光谱表明:它在红区的吸收峰为653nm和675nm,蓝区的吸收峰为473nm和436nm。低温萤光激发光谱表明:它的最强激发波长在416、434和476nm。低温萤光发射光谱表明:它的最强发射波长在681nm。通过蔗糖梯度离心,分离提纯的这个LHCP再经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳展现出分子量分别为21、44、62千道尔顿的三条叶绿素带。这些含叶绿素的复合物按其电泳迁移率,从慢到快,并经室温吸收光谱和萤光光谱分别鉴定命名为LHCP~3、LHCP~2和LHCP~1。     

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)藻胆体——类囊体膜光能传递的研究

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)藻胆体一类囊体膜的吸收峰位于678,624,490,438和418nm.当用580nm波长光激发藻胆体一类囊体膜中藻胆蛋白时,室温荧光峰位于662nm,在680nm附近有一肩;液氮温度荧光峰位于655,666,695和730nm.这说明藻胆蛋白捕获的光能能有效地传给叶绿素a.当用436nm波长光激发藻胆体一类囊性膜中叶绿素a时,室温荧光峰(?)于683nm;液氮温室荧光峰在730nm,另一小峰在695nm.表明叶绿素a捕获的光能不能传递给藻胆蛋白.藻胆体一类囊体膜放氧速率为245μmoleO_2/小时,毫克叶绿素,电境照片显示在类囊体膜上有大量藻胆体.用0.3M蔗糖,O.05M磷酸缓冲溶液洗藻胆体一类囊体膜,能使藻胆体与类囊体膜分开.对藻胆体与类囊体之间的光能传递进行了讨论.     

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)藻胆体——类囊体膜光能传递的研究

多变鱼腥藻(Anabaena variabilis)藻胆体一类囊体膜的吸收峰位于678,624,490,438和418nm.当用580nm波长光激发藻胆体一类囊体膜中藻胆蛋白时,室温荧光峰位于662nm,在680nm附近有一肩;液氮温度荧光峰位于655,666,695和730nm.这说明藻胆蛋白捕获的光能能有效地传给叶绿素a.当用436nm波长光激发藻胆体一类囊性膜中叶绿素a时,室温荧光峰(?)于683nm;液氮温室荧光峰在730nm,另一小峰在695nm.表明叶绿素a捕获的光能不能传递给藻胆蛋白.藻胆体一类囊体膜放氧速率为245μmoleO_2/小时,毫克叶绿素,电境照片显示在类囊体膜上有大量藻胆体.用0.3M蔗糖,O.05M磷酸缓冲溶液洗藻胆体一类囊体膜,能使藻胆体与类囊体膜分开.对藻胆体与类囊体之间的光能传递进行了讨论.     

叶绿体膜的结构与功能——Ⅸ.从菠菜叶绿体膜中分离捕获光能的叶绿素a/b-蛋白质复合体

我们通过用非离子去垢剂Triton X-100处理破碎掏去阳离子的叶绿体膜,经过蔗糖梯度离心,获得高度纯化的捕获光能叶绿素α/b-蛋白质复合体(LHCP),分离出的捕获光能叶绿素α/b-蛋白质复合体具有1.26的Chlα/b 比值,它的吸收光谱表明:它在红区的吸收峰为653nm 和675nm,蓝区的吸收峰为473nm 和436nm。低温萤光激发光谱表明:它的最强激发波长在416、434和476nm。低温萤光发射光谱表明:它的最强发射波长在681nm。通过蔗糖梯度离心,分离提纯的这个LHCP 再经SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳展现出分子量分别为21、44、62千道尔顿的三条叶绿素带。这些含叶绿素的复合物按其电泳迁移率,从慢到快,并经室温吸收光谱和萤光光谱分别鉴定命名为LHCP~3、LHCP~2和LHCP~1。     

一个高分辨率的凝胶电泳系统及其从蓝藻中分离的叶绿素蛋白复合体

用一高分辨率的凝胶电泳系统从蓝藻类囊体膜中分离出至少１３ 个清晰的叶绿素带,它们是ＣＰＩａ、ＣＰＩｂ、ＣＰＩｃ、ＣＰＩｄ、ＣＰＩｅ、ＣＰＩｆ、ＣＰＩｇ、ＣＰＩｈ、ＣＰａ１、ＣＰａ２、ＣＰａ３、ＣＰａ４ 和ＦＣ,其分辨率较传统方法高出１ 倍多。ＣＰＩａ—ＣＰＩｈ ８ 种组分有相同的吸收光谱,其红峰和蓝峰的位置分别位于６７６ ｎｍ 和４３６ ｎｍ 处。它们都属于光系统Ｉ叶绿素蛋白复合体。ＣＰａ１—ＣＰａ４ ４ 种组分的光谱性质亦基本相同,其吸收峰的位置分别位于６７０—６７２ ｎｍ 和４３６ ｎｍ 处,而低温荧光发射峰的位置都位于６８５ ｎｍ 处。它们都属于光系统Ⅱ叶绿素蛋白复合体     

褐藻裙带菜色素蛋白复合物的性质*

用去污剂DMG增溶褐藻裙带菜(Undaria pinnatifida)的类囊体膜,通过PAGE分离色素-蛋白复合物并分析其性质,结果表明:CPⅠa和CPⅠ都含有66kDa的多肽,低温荧光发射光谱中有715nm的长波荧光峰,激发光谱测定结果表明CPⅠa是含有墨角藻黄素的叶绿素a/c-蛋白复合物,CPⅠ是只含有叶绿素a的色素-蛋白复合物。CPa含有51、37、34和20kDa四种多肽,低温荧光发射峰位于683nm,激发光谱表明它含有叶绿素a、c和少量墨角藻黄素,是裙带菜的PSⅠ复合物。其余5条为捕光色素-蛋白复合物,它们都是由20kDa的多肽组成,其中LHC₁和LHC₃有相似的光谱特性,是墨角藻黄素-叶绿素a/c-蛋白复合物,LHC₂、LHC₄和LHC₅的光谱特性相似,是叶绿素a/c-蛋白复合物。     

苔藓植物光合作用荧光光谱和动力学荧光的比较

本文首次比较了光合作用的荧光光谱和荧光动力学在苔藓植物的原始种类和进化种类之间的异同。原始的和进化的苔藓植物具有发射波长相同的室温荧光光谱,其发射高峰位于686-690nm(来自光系统Ⅱ)和736-740nm(来自光系统Ⅰ)。 而它们的低温(77K)荧光光谱有三个发射峰：F_687-689和F_697-699来自光系统Ⅱ,F_723-734来自光系统I。 前两个峰在原始的和进化的种类中基本相同。 按第三个发射峰可把被测的苔藓植物分为两组：发射峰在725nm左右的有细牛毛藓、长肋对齿藓、对齿藓、斜叶芦荟藓、密集匍灯藓和地钱,它们是较原始的藓类和较进化的苔类;发射峰在732nm左右的有细枝羽藓、东亚金灰藓、鼠尾藓、鳞叶藓、粗枝藓和美灰藓等较进化的藓类,也有较原始的钝叶匍灯藓。已知光系统I核心复合物CPI的77K荧光发射峰在722nm,而CPIa(核心复合物与外周天线复合物)和LHC-I(外周天线复合物)的发射峰在730nm。这说明在苔藓植物进化过程中,光系统Ⅱ比较保守;而光系统Ⅰ有所变化,原始的藓类主要含有光系统Ⅰ核心复合物,而较进化的藓类才含有较完善的外周天线复合物。光合作用荧光动力学分析表明,在原始藓类和地钱中具有较低的光系统Ⅱ活性、光系统Ⅱ的原初光能转换效率、光合碳同化和潜在的光合量子转换效率;而较进化的具有较高的活性和效率。 但是,原始的密集匍灯藓也具有较高的活性和效率,而进化的美灰藓却具有较低的活性和效率。这可能表明这两种植物是由原始向进化发展过程中的中间类型。     

在供给氮源和光暗条件下满江红鱼腥藻(Anabaena azollae)的荧光光谱特性

生长在氮培养介质的满江红鱼腥藻藻丝表现藻蓝素638nm荧光发射峰;而生长在无氮培养介质的藻丝主要表现藻蓝素642nm荧光发射峰。生长在无氮培养介质的藻丝藻胆色素所吸收的光激发荧光强度对叶绿素a 678nm所吸收的光激发荧光强度的比值较生长在有氮培养介质的藻丝为高,表明生长在无氮培养介质的藻丝有更高的激发能传递效率。生长在有氮和无氮培养介质的藻丝移置暗处40小时,藻胆色素所吸收的光激发荧光强度对678nm叶绿素a所吸收的光激发荧光强度的比值增大;随着暗处理时间增长,比值逐趋增大,表明暗处理降低叶绿素a的激发能传递。暗处理的藻丝再移置光下,藻丝的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ叶绿素a的荧光发射强度增强;藻胆色素所吸收的光激发荧光强度对678nm叶绿素a所吸收的光激发荧光强度的比值显著地下降,表明暗处理后的藻丝在光下迅速恢复叶绿素a激发能传递的活跃状态。可能表明蓝绿藻色素间激发能传递的调节是适应变化着环境的一种有效方式。     

镁离子对柱孢鱼腥藻(Anabaena cylindrica)类囊体膜吸收光谱和荧光光谱的影响

研究了不同浓度(5和10mM)的镁离子对柱孢鱼腥藻类囊体膜吸收光谱和荧光光谱的影响。5mM镁离子浓度降低柱孢鱼腥藻类囊体膜的叶绿素α在红区和蓝区的吸收峰,表现相似于镁离子对叶绿体的叶绿素α吸收峰的变平效应。在室温下,加入5mM镁离子浓度使膜的光系统Ⅱ684nm发射荧光强度降低。在液氮低温下,镁离子降低膜的光系统Ⅱ684nm和光系统Ⅰ728nm发射荧光强度的比值。可能表明镁离子促进光系统问激发能的传递。同时,镁离子增大叶绿素α所吸收光的激发能对光系统Ⅰ发射荧光的贡献,促进叶绿素α至光系统Ⅰ的激发能传递。