微秒级动力学光谱型闪光光解装置的研制和某些光解瞬态产物的观察

本文介绍了最近在中国科学院生物物理所建成并投入使用的微秒级动力学光谱型闪光光解装置。该装置的时间分辨率约5微秒,一次闪光消耗的能量为400～600焦耳,瞬态光吸收产物的探测灵敏度达到7×10~(-4)O.D.。在该装置上对水合电子和双卤素阴离子自由基的形成和衰变作了观察,水合电子的最大吸收在680nm处,·Cl_2~-、·Br_2~-和I_2~-的瞬态吸收最大值分别在340nm、355nm和380nm波长处。本文还对这些瞬态产物的衰变动力学作了初步探讨。     

牛血清白蛋白水溶液的闪光光解

本文用闪光光解方法测定了BSA原初光解瞬态产物在300～600nm波长范围较完整的吸收光谱。在N_2气饱和及激发光波长<370nm条件下,BSA光解瞬态产物有五个吸收峰,位置分别在270、310、390、410和460nm,而在有氧或激发闪光中含有370nm以上光时,色氨酸三线态在460nm附近的吸收峰消失了,表征色氮酸中性自由基的510nm吸收峰却显现出来。光解瞬态吸收谱的测量表明:BSA光解主要发生在酪氨酸和色氨酸残基上,原初光解瞬态产物有对位α-氨基丙酸苯氧自由基Tyr(λ_(max)=410、390nm),色氨酸中性自由基(λ_(max)=510、310nm),色氨酸三线态(λ_(max)=460nm)和另一种未鉴定的自由基(λ=270nm)。本工作还用闪光光解方法测定了BSA分子中酪氨酸残基光解产生Tyr的ΔO.D._(410)对pH的依赖关系,该pH曲线有两个转折点(pH4.2和pH11),通过BSA分子里的酪氨酸残基光易变程度随溶液pH的变化证明:在中性和弱酸性条件下,BSA分子中大部分酪氨酸残基埋藏在分子的内部,不能或不易光解,但随着pH改变,光易变的酪氨酸残基数也改变。这和其他方法所测BSA构象转变结果基本一致,说明闪光光解方法有可能为构象研究提供某种信息。     

豆壳过氧化物酶的电子吸收光谱性质

应用电子吸收光谱技术研究了豆壳过氧化物酶 ( EC1 .1 1 .1 .7)的不同氧化态电子吸收光谱 ,并与其它来源的过氧化物酶作了比较研究 .天然态酶的特征吸收峰位为 40 4 nm的 Soret带 ,638nm的α带和 50 8nm的β带 ,与过氧化氢反应可生成三类复合物 .复合物 ( Com )在 40 8、580、61 8和 655nm处出现特征吸收 ;复合物 ( Com )在 41 9、52 9和 556nm处显示特征吸收 ;复合物 ( Com )则于 41 8、543和 578nm处显示特征吸收 .天然态酶经连二亚硫酸钠还原则出现 435和 558nm的特征峰 ,与氰化钾作用在 42 2和 544nm处显示特征吸收 .氰化钾对该酶的抑制为竞争性抑制 ,其 Ki 值为 2 .4μmol/L.     

自控闪光动力学光谱仪及其在紫膜光化循环研究中的应用

在对紫膜光化循环过程的研究中,为了了解光化循环过程中间产物的性质,需要测量其瞬态光吸收的变化。动力学光谱仪就是为此目的设计的。根据脉冲光能动力学测量原理和国内外类似仪器的特点,我们研制成用于测量紫膜光循环中具有毫秒级寿命的中间产物变化的闪光动力学光谱仪。本文对该装置和软件作一简单介绍。     

酪氨酸水溶液的闪光光解

酪氨酸和其他两种芳香族氨基酸——色氨酸和苯丙氨酸构成了各种蛋白质的生色团,它们是蛋白质吸收光能的主要部位,从这个意义上讲,生色团氨基酸的光解反应是了解蛋白质光化学的基础。虽然对酪氨酸水溶液的早期闪光光解研究就已表明光电离是主要的原初过程,但是直到近年来的激光光解研究才使我们对光电离的机制有了一些了解。酪氨酸的光解可以用下面的反应式表示:在碱性条件下(pH>9),酪氨酸酚基上的OH基解离,形成负离子,其光电离由反应式(2)表示:光解反应的原初产物对位α-氨基丙酸苯氧自由基缩写为(?)yr)的产生是经过单光子过程还是双光子过程?很多作者研究了这个问题,目前仍然存在一些分歧。所谓单光子过程,是指分子吸收一个高能光子后直接电离,或者形成的激发态迅速分解。而在双光子过程中,光解产物的形成经过两个步骤:吸收第一个光子后分子跃迁到一个中间态,然后中间态分子再吸收第二个光子而电离。本工作用闪光光解方法直接观察了原初光解产物(?)yr的产额与闪光绝对强度(即每次闪光射入样品池的光子数)的依赖关系,并结合理论分析,说明酪氨酸在碱性水溶液中的光电离是单光子过程,而在中性或弱酸性水溶液中是双光子过程。本工作还证实在碱性水溶液中酪氨酸原初光解产物(?)yr的产额与水合电子的产额相等,从而说明在碱性条件下光电离是产生(?)yr的几乎唯一的途径。除此之外,我们还对光解产生(?)yr的量子产额,这个瞬态产物的摩尔消光系数及其衰变的速率常数进行了测定。     

光系统Ⅱ反应中心CP47/D1/D2/Cyt b-559复合物中色素分子空间取向的线二色光谱研究

线二色光谱(LD)是研究色素分子在光合膜上空间取向和排布的重要手段.采用低温(100K)吸收光谱和线二色光谱技术研究光系统Ⅱ核心复合物CP47/D1/D2/Cyt b-559中色素分子的空间取向.结果表明,在光系统Ⅱ核心复合物CP47/D1/D2/Cyt b-559中680 nm处有吸收的叶绿素分子Qy跃迁与光合膜平面平行.β-胡萝卜素分子有两种不同的空间取向,其中在470和505nm处有吸收的β-胡萝卜素分子(Ⅰ)与光合膜平面近似平行,而在460和490nm处有吸收的β-胡萝卜素分子(Ⅱ)与光合膜垂直.光破坏实验显示垂直取向的β-胡萝卜素分子对强光敏感.680nm处吸收的叶绿素分子成分复杂,可能包含有P680和核心天线CP47蛋白上的色素分子.     

高活性Co2+替代海因酶中Co2+的定量及酶学活性鉴定

利用产D-海因酶(HDT)的重组pE-hdt/E.coli菌株,在LB培养基中添加40μmol/L的Co2+,37℃培养10 h, 表达产物经Q-Sepharose 阴离子交换剂和Phenyl-Sepharose疏水层析,获得电泳纯Co2+D-海因酶(Co2+-HDT).该酶对底物DL-海因的比活性较HDT高约6倍,达21.8 U/mg.可见光光谱分析表明,在498 nm和568 nm处呈现Co2+海因酶络合物的特征性吸收峰.用ICP-AES测定纯酶金属离子含量,HDT每摩尔亚基含0.93摩尔Zn2+和0.04摩尔Co2+,而Co2+-HDT中每摩尔亚基中含0.17摩尔Zn2+ 和089摩尔Co2+.这一结果表明,HDT中的Zn2+ 已被Co2+所替代.此外,在动力学常数,pH和温度稳定性,金属螯合剂EDTA的影响等方面,HDT和Co2+-HDT也略有差异.     

赤潮异弯藻在铁限制条件下的光谱特性

由活体吸收光谱可见,赤潮异弯藻在叶绿素c靠近红光区的吸收峰处,由铁丰富条件下的632nm向蓝漂移2nm．由于类胡萝卜素相对于叶绿素a的比值在铁限制的细胞内增大,因而受铁限制的细胞活体吸收光谱在480nm左右类胡萝卜素的吸收峰处增加了一个吸收峰．赤潮异弯藻细胞低温荧光发射光谱在685nm处有一明显的发射峰。与铁丰富条件(10μmol.L-1)相比,缺铁(5nmol·L-1)和低铁(100nmol·L-1)细胞在685nm处的荧光得率分别升高了2倍和1．4倍．补铁48h后荧光得率则明显降低。表明细胞在铁限制条件下存在大量能量耗散,降低了细胞光合作用效率．     

大叶藻对氮磷营养盐的吸收动力学特征

营养盐是影响海草生长的关键因子, 目前有关海草不同组织对不同形式氮和磷的吸收特征尚不明确。该研究通过利用海草地上和地下组织分隔培养装置, 设置不同的氨态氮、硝态氮和磷酸盐浓度, 探究了大叶藻(Zostera marina)植株及其地上和地下组织对氮磷营养盐的吸收动力学特征。结果显示: (1)大叶藻对氮磷的吸收符合饱和吸收动力学特征, 吸收速率和水体氮磷浓度可用米式方程描述; (2)大叶藻植株对NH₄⁺-N的最大吸收速率(V_max, 52 μmol·g^-1·h^-1)显著高于其对NO₃^--N的V_max (39 μmol·g^-1·h^-1); (3)大叶藻地上组织和地下组织均可吸收氮磷, 但地上组织对氨态氮、硝态氮、磷酸盐的V_max分别为43.1、30.5和15.6 μmol·g^-1·h^-1, 为地下组织的2.6、1.2和6倍。结果表明, 大叶藻对氨态氮的吸收能力高于硝态氮, 且对氮磷的吸收可能主要依赖地上组织(叶片)。结果为查明大叶藻对氮磷的吸收利用机制及评估大叶藻的海洋生态效应提供了理论依据。     

植物绿叶对光的吸收规律的实验研究

实验结果表明:(1)光线照射到植物绿叶时,光的反射不仅仅发生在叶子表面,还发生在表面以下各组织层;(2)在190—860nm之间,绿叶在190—500nm段出现一个吸收区,在680nm处出现一个吸收峰,它们的吸收比均高达85％以上;(3)虽然710—750nm的红光对叶片的反射比大于500—570nm的绿光,但人眼看到叶片仍然是绿色,我们对这一现象进行了解释。本文将为研究绿叶的光学性质和光合作用等提供有用的参数。     

121MB型氨基酸分析仪测定羟脯氨酸的经验介绍

羟脯氨酸(Hypro)是脯氨酸的衍生物,它和脯氨酸与茚三酮的反应基本相同,反应不放出NH_3,而直接生成黄色产物,在440nm波长处有最大吸收峰。我们对现在常用     

黑大豆根系对溶液甲醛的吸收及其代谢产物分析

本研究考查在2、4和6 mmol·L~(-1)甲醛(HCHO)溶液中处理的‘丹波’黑大豆(Glycine max cv.Tamba)根系对HCHO的吸收与代谢产物。结果表明,在48 h处理期内根系对HCHO的吸收与时间的关系为指数函数。活体根系吸收HCHO对其去除的贡献率分别为30.1%、26.7%和23.0%,显著大于死根系对HCHO的吸附作用,这一结果表明活体根中发生了HCHO代谢作用。碳-13核磁共振(~(13)C-NMR)分析表明,根系吸收的H~(13)CHO首先被氧化为H~(13)COOH;在H~(13)CHO处理0~4 h期间,H~(13)COOH被同化为草酸、甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺和丝氨酸,在4~48 h期间,这些有机酸被转化为苹果酸、柠檬酸、异柠檬酸和葡萄糖。4和6 mmol·L~(-1) H~(13)CHO处理2 h的根系中代谢产物种类与2 mmol·L~(-1)处理的相似,但每种代谢产物产量显著提高。     

pH值对紫色光合细菌Rhodopseudomonas palustris外周捕光天线的影响

采用稳态吸收光谱、圆二色谱、亚微秒时间分辨光谱手段检测了不同pH值对Rhodopseudomonas palustris的外周捕光天线LH2复合物的结构及色素功能的影响, 发现: (i) 在强酸性pH诱导下, B800细菌叶绿素分子在分钟时间尺度上逐渐转化成游离色素, 而类胡萝卜分子(Car)的光谱变化与B850的变化基本同步. 伴随着B800的缺失, 其Qy带对应的圆二色信号消失; (ii) 在强碱性条件下, B800分子比较稳定, B850分子的Qy带从852 nm蓝移至837 nm左右, 其近红外区域的CD 信号也发生了相应蓝移; 不同pH值条件下可见光区域Car分子均呈现出特征的CD信号; (iii) 在生理及碱性情况下, 采用532 nm激光脉冲直接激发Car分子, 在亚微秒时间尺度上观察到类胡萝卜素的TnT1吸收; 而在强酸性pH下仅观察到无特征的弱吸收带. 以上实验结果表明Rps. palustris的LH2复合物在酸性条件下B800发生缺失, Car的光保护功能受到影响; 而在强碱性条件下环状聚集体结构仍然保持, Car能正常发挥其光保护功能.     

2-十三烷酮对棉铃虫细胞色素P450的诱导作用

将2-十三烷酮按0.005%～0.01%（重量比）的浓度加到棉铃虫人工饲料中,连续诱导3代,测定棉铃虫中肠和脂肪体中细胞色素P450(cyt-P450)含量以及与标准配基（正丁醇、吡啶、苯胺、环己烷）形成的氧化型结合光谱。2-十三烷酮诱导品系的中肠cyt-P450与CO结合光谱的最大吸收峰在449 nm处,脂肪体cyt-P450与CO结合光谱的最大吸收峰在450.7 nm处。中肠cyt-P450除了在450 nm附近存在一个吸收峰外,在通入CO后依次在414、415、418 nm附近出现吸收峰,随后该峰消失,随着时间的推移（第31次扫描）在420 nm处又开始出现一个弱吸收峰。2-十三烷酮诱导品系的中肠、脂肪体cyt-P450与4种标准配基形成的差光谱与对照相比在峰型上存在着不同程度的差异。中肠cyt-P450与正丁醇形成双峰双谷的光谱;脂肪体cyt-P450与正丁醇形成的光谱最大吸收峰在416.61 nm处,波谷在424.91 nm处;中肠cyt-P450和脂肪体cyt-P450与吡啶形成的光谱为典型的Ⅱ型光谱,而与环己烷形成的光谱为不典型Ⅰ型光谱;中肠和脂肪体的cyt-P450与苯胺形成典型的Ⅱ型光谱,最大吸收峰分别在443.30和428.92 nm处,最小吸收分别在402.30和401.00 nm处。     

菌紫质光循环中间体的时间分辨谱

利用毫微秒时间分辨的吸收变化和微秒的闪光动力学光谱研究了室温下菌紫质光循环中间体的形成过程及衰减过程。实验结果表明,室温下,K_(610)和M_(412)中间体同样出现,L_(550)中间体还不能得到证实,有待于进一步研究。     

不同营养条件下竹叶眼子菜NH4^＋-N吸收动力学的初步研究

以竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)无菌系种苗为试验材料,研究了不同水体营养浓度水平(低营养:TN 0.213 mg·L-1,TP 0.0093 mg·L-1;中营养:TN 0.71 mg·L-1,TP 0.031 mg·L-1;高营养:TN 7.1 mg·L-1,TP 0.31 mg·L-1)对其生长与NH+4-N的吸收动力学参数的影响.结果表明,不同浓度水体营养对竹叶眼子菜生长的影响较小,而NH+4-N的吸收动力学参数有显著差异.竹叶眼子菜在高、中和低营养培养条件下的NH+4-N最大吸收速率Vmax分别为 41.1、 29.1、 21.1 μmol·g-1·h-1,米氏常数Km分别为 0.356、 0.306、 0.122 mmol·L-1.竹叶眼子菜营养吸收动力学与其生长环境关系紧密,在低浓度生长环境中时,竹叶眼子菜可以通过降低Km值来提高对营养离子的亲和力以满足营养需求;在高浓度生长环境中,该植物通过增大吸收潜力来适应高营养.     

类肌肽4(5)-丙氨酰胺-5(4)-羧酸咪唑的酶促合成及表征

肌肽(β-Ala-L-His)是一种高效抗氧化剂,广泛应用于生物、化工、医药等领域。应用微水相酶促合成类肌肽,效率高价格低,且具有相似性质,开发前景广阔。本研究以L-丙氨酸和4,5-二羧酸咪唑制备类肌肽4(5)-丙氨酰胺-5(4)-羧酸咪唑,正交实验下的最佳合成条件为:四氢呋喃:pH8磷酸缓冲溶液=10:1.6(V/V),L-丙氨酸:4,5-二羧酸咪唑=1:3(m/m),α-胰凝乳蛋白酶:底物=1:200(m/m),35oC下磁力搅拌1.5h。硅胶G60薄层色谱(TLC)分离反应产物,Rf=0.81处出现新斑点;刮下该点纯化后进行紫外扫描,高效液相色谱(HPLC)和核磁共振,紫外光谱253nm处吸收明显增强,310nm处出现新吸收峰;253nm、310nm、330nm高效液相色谱保留时间均为4.0min;13C核磁共振显示8组碳原子。结合胰凝乳蛋白酶的催化机理,得出产物结构为4(5)-丙氨酰胺-5(4)-羧酸咪唑。     

芦丁、槲皮素快速修复嘌呤脱氧核苷酸阳离子自由基

利用脉冲辐解技术研究了芦丁和槲皮素对嘌呤脱氧核苷酸阳离子自由基的修复作用. 脉冲辐照经N²饱和的含20 mmol/L K²S²O⁸, 200 mmol/L t-BuOH及芦丁或槲皮素的脱氧核苷酸中性水溶液, 几十个微秒内出现芦丁或槲皮素酚氧自由基的瞬态吸收谱, 同时先前形成的脱氧核苷酸阳离子自由基的瞬态吸收谱迅速衰减, 表明被试黄酮能够快速修复脱氧核苷酸阳离子自由基. 对dAMP和dGMP阳离子自由基的修复反应速率常数分别为(3.8 ~ 4.4)×10⁸和(1.3 ~ 1.8)× 10⁸ L/(mol·s).     

光系统Ⅱ反应中心CP47/D1/D2/Cyt b-559复合物中色素分子空间取向的线二色光谱研究(英文)

线二色光谱(LD)是研究色素分子在光合膜上空间取向和排布的重要手段。采用低温(1 0 0K)吸收光谱和线二色光谱技术研究光系统Ⅱ核心复合物CP47/D1/D2/Cytb_5 5 9中色素分子的空间取向。结果表明,在光系统Ⅱ核心复合物CP47/D1/D2/Cytb_5 5 9中 6 80nm处有吸收的叶绿素分子Qy 跃迁与光合膜平面平行。β_胡萝卜素分子有两种不同的空间取向,其中在 470和 5 0 5nm处有吸收的 β_胡萝卜素分子(Ⅰ)与光合膜平面近似平行,而在 46 0和 490nm处有吸收的 β_胡萝卜素分子(Ⅱ)与光合膜垂直。光破坏实验显示垂直取向的 β_胡萝卜素分子对强光敏感。6 80nm处吸收的叶绿素分子成分复杂,可能包含有P6 80和核心天线CP47蛋白上的色素分子。     

金属硫蛋白及其结构域突变体的紫外和圆二色光谱学研究

采用 p GEX- 4T- 1融合表达载体高效表达所得的金属硫蛋白及其结构域突变体 ,包括 α结构域 ,β结构域 ,α- KKS- α和 β- KKS- β( KKS为金属硫蛋白结构域之间的天然连接区氨基酸 ) ,经纯化和纯度鉴定后 ,利用紫外和圆二色光谱进行结构研究 .在脱金属的上述蛋白中 ,固定 p H为中性 ,改变加入 Cd2 + 的比例 ,或固定 Cd2 + 浓度 ,逐渐调节 p H至中性 ,观察紫外和圆二色光谱中镉硫金属簇吸收峰的形成 .研究结果表明 :镉硫金属簇的形成依赖于加入金属的比例和 p H值 ,所有蛋白均于p H3.1 5以上开始形成明显的吸收峰 .紫外图谱中的吸收峰位于 2 54nm附近 ,但在圆二色图谱中不同蛋白形成的峰的位置不同 ,MT,α结构域和 α- KKS- α在 2 2 5nm和 2 58nm处有吸收 ,β结构域在 2 60 nm处有吸收 ,而 β- KKS- β在 2 4 5nm处有吸收 ;向 α结构域 ,β结构域 ,MT,α- KKS- α和 β-KKS- β中分别加入 4eq,3eq,7eq,8eq和 6eq( eq:equivalent,当量 )的 Cd2 +时 ,吸收峰可达到最大值 .同时发现 α结构域的吸收峰强于 β结构域 ,而且双结构域突变体的镉硫金属簇则明显强于相应的单结构域突变体 ,这表明吸收峰的强弱与金属结合力的大小相关 ,而且结构域之间存在相互作用 ,从而影响与金属的结合 .