氢酶与固氮酶在细菌光合固氮中的联系

研究了混养型光合细菌Rhodopseudomonas capsulata N-3 氢酶与固氮酶之间的联系,观察到:1.以苹果酸(30毫克分子)为碳源,谷氨酸(5毫克分子)为氮源,营光合异养生长的菌体由固氮酶催化释放出大量的分子氢,光合放氢的过程完全依赖于光和外加电子供体,NH_4~ 对这一过程有明显抑制作用。2.营光合异养生长的光合细菌具活跃的氢酶,是膜结合态,能以多种生理活性物质,如NADP,反丁烯二酸,硝酸盐,氧及一些氧化还原染料为受体,吸取分子氢,这一过程显著地被NH_4~ 所促进。3.氢酶催化分子氢,支持光合固氮活性,这一固氮活性对氧的酶感性显著下降。4.当有机底物浓度不足时,分子氢所支持的固氮活性更为有效,有机底物浓度处于过量时,分子氢不再支持固氮。5.乙炔对氢酶活性具不可逆的抑止作用,氢酶被抑止后,固氮酶所催化的光合放氢显著剧增。 基于上述结果,对氢酶和固氮酶在细菌光合固氮中相互联系及其对光合细菌光能异养和光能自养两种生长方式间的转换的可能作用进行了讨论。     

不同环境条件下光合作用对光响应模型的研究进展

光合作用对光的响应模型是研究植物在不同环境条件下光合特性的有力数学工具，可为定量描述植物光合速率对光合有效辐射的响应提供理论依据。本文基于植物光合作用对光响应经验模型的常用数学表达式特征，综述了这些模型的优势及其在实际应用中可能遇到的问题。在此基础上探讨了光合作用对光响应机理模型在描述植物的原初光反应以及光合生理生态方面的优势，并对该模型的发展进行了展望。光合作用主要由原初反应、同化力形成和碳同化构成，任何一个过程的变化均可直接影响植物的光化学效率和碳同化能力。原初反应主要涉及光能吸收、激子共振传递、量子能级跃迁和退激发等与光能吸收传递相联系的、纯粹的物理过程。光合作用对光响应经验模型难以解释植物的非光化学淬灭(NPQ)随光强的增加一直非线性增加，也难以回答植物的捕光色素分子吸收过量的光能且不能及时地用于光化学反应时，单线态叶绿素分子的寿命将延长等现象。与此同时，光合作用对光响应机理模型拟合得到的参数不仅可以反映植物的原初光反应特征，还可以描述植物捕光色素分子的物理特性，如处于激发态的捕光色素分子数(N_k)、捕光色素分子的有效光能吸收截面(σ_ik     

浑球红细菌光合基因研究进展

对于分子水平光合作用的研究,浑球红细菌是一个极好的模式系统。本文简单介绍该菌光合装置的组分和功能,循环光合电子传递机制,反应中心和捕光天线的结构基因,以及光合基因簇。     

蓝藻异形胞光合固氮的初步研究

通常认为,异形胞是具有异形胞蓝藻的主要固氮场所。异形胞中只有PSI,没有PSII,其固氮功能和PSI直接相联系,这就为研究蓝藻光合和固氮的关系从结构功能的区分上带来了极大的便利。我们过去在研究整体蓝藻固氮中曾经观察到,蓝藻固氮     

第12届国际生物奥林匹克竞赛实验试题(2)

(续 2 0 0 2年第 3期第 6 0页 )实验 3:植物色素分析光合色素的反向薄层析 (TL C)引　言　　薄层层析是分子分析的 1种重要技术 ,生物学家和生物化学家如何了解一些分子 (如蛋白质、脂肪和植物色素 )呢 ?回答这些问题是通过分离和研究这些分子 ,这已经有 10 0多年的历史了 ,分析这些分子的 1种重要技术是薄层层析 (TLC)。这种技术能够分离不同类型的分子是基于这些分子有亲水固定相和疏水流动相对亲和性 ,固定相通常是固定在玻璃板或金属板上的硅胶 ,而流动相是适当溶剂的混合物。虽然现在已被一些新的更有效的精确的技术所取代 (如用 G…     

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.     

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。     

放氧复合物蛋白质组分的研究进展

绿色植物利用太阳能氧化水产生分子氧(光合裂解水)的反应是光合作用的一个基本过程.水经过此反应释出的氧气是地球上维持需氧生命的唯一氧气来源,释出的电子、质子为光合作用中后面步骤的进行所必需.人们对这个重要过程的认识需追溯到二百年前J.Priestley 和Ingen-Housz 的开拓性的工作.那时氧气尚未发现,Priestley 观察到植物有改善空气的功能,Ingen-Housz 并进一     

革螨染色体及同工酶的研究进展

<正> 革螨染色体的研究,对革螨的分类、生态、生殖、进化、性决定机理等研究,以及对害螨的遗传防治和益螨的遗传改良都有重要的现实意义。 同工酶是由基因决定的,故其研究是从基因产物认识基因的存在及表达,由生化表现型反映基因型,将宏观的遗传现象结合到微观的分子水平,联系基因、酶、性状与结构、功能、调控的关系,对分子遗传学和分子分类学具有极其重要的意义。     

基于FvCB模型的叶片光合生理对环境因子的响应研究进展

为提高叶片光合速率并更好地理解叶片光合生理对环境因子变化的响应机制,FvCB模型(C_3植物光合生化模型)常用于分析不同环境条件下CO_2响应曲线并预测叶片活体内光合系统的内在变化状况。系统介绍了FvCB模型的建立、发展过程和拟合方法等基本理论,综述了该模型在叶片光合生理对光、CO_2、水、温度和N营养等环境因子变化的响应机制中的应用研究。为进一步完善FvCB模型并更好地理解叶片活体内光合系统对环境因子变化的响应机制,未来拟加强以下研究:1)羧化速率与光合电子传递速率之间的联系;2)叶肉导度的具体组分及其对FvCB模型参数估计的影响;3)叶片气孔导度和叶肉导度对环境因子变化的调控机制。     

蕨类植物psaA基因的分子进化研究

采用“放松分子钟”模型、氨基酸位点正选择模型和分子内共进化网络估算方法,对蕨类植物光合系统Ⅰ核心蛋白PSAA编码基因psaA的进化趋势进行了研究。结果显示,叶绿体基因psaA编码区全序列具备成为蕨类植物系统发育关系重建位点的潜力,与rbcL基因联合后能构建高后验概率的系统发育树;蕨类植物的PSAA蛋白中存在一些曾经历正选择的氨基酸位点,其中29个位点聚合成为16个共进化组,通过共进化网络的方式协同影响光合系统Ⅰ的内部调整,提升其在被子植物兴起后光合环境下的适应能力。本文对蕨类植物进化潜能与分子机理的研究结果为揭示蕨类植物适应新生境提供了科学依据,也为植物系统分类学研究提供了分子依据。     

基于光响应机理模型的不同植物光合特性

为了研究不同植物的光合特性,用LI-6400-40B荧光仪同时测量了葎草(Humulus scandens)、白泡桐(Paulownia fortunei)、龙葵(Solanum nigrum)的电子传递速率和光合作用对光的响应曲线。利用植物光合电子流对光响应和光合作用对光响应的机理模型研究了这3种植物光合特性的差异及其产生的原因。结果表明:葎草的叶绿素含量最低,但其捕光色素分子的本征光能吸收截面最大;白泡桐的叶绿素含量是龙葵的1.2倍,但这两种植物的最大电子传递速率没有差异。产生这种差异的原因是:龙葵的捕光色素分子的本征光能吸收截面要比白泡桐大,而它处于激发态的最小平均寿命要比白泡桐短,且龙葵的电子利用效率要比白泡桐大。此外,捕光色素分子的有效光能吸收截面和处于激发态的捕光色素分子对光响应曲线的差异也有可能影响它们的光合特性。     

C4水稻,我们的新挑战

自从上个世纪60年代末C4光合途径发现以来,人们对工程改造现有C3粮食作物使之具有C4光合能力进行了大量努力。目前,大量分子、生理和基因组水平研究的进展和证据表明,该目标将可能在10～15年之内实现。本综述结合目前国际C4研究的现状,详述了该领域目前所涉各项研究内容的理论依据。我们首先总结过去的经典杂交实验,然后论证新一代测序技术与C4光合研究模式系统狐尾草（Setaria viridis）的发展极大的促进了我们对C4光合特征遗传发育相关基因的发现与鉴定。最后,我们强调虽然C4光合工程改造的研究目前已在世界各国大规模展开,但其最终成功仍有赖于不同国家研究基金及私立慈善基金的大力和长期共同资助。     

塔克拉玛干沙漠南缘豆科与非豆科植物的氮分配

在豆科与非豆科植物光合特性的研究中发现,非豆科植物具有更高的光合速率,与其低的叶氮含量相矛盾。在沙漠中氮素是限制植物生长的关键因子之一,考虑到豆科植物的生物固氮作用和叶氮大部分分配于光合系统,我们假设:(1)非豆科植物具有更低的叶氮含量;(2)分配更少的叶氮于光合系统;(3)具有更高的最大净光合速率(Pmax)和光合氮素利用效率(PNUE)。为了验证这些假设,以塔克拉玛干沙漠南缘的豆科植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和非豆科植物柽柳(Tamarix ramosissima)、花花柴(Karelinia caspica)为研究对象,比较了它们的叶氮含量、氮分配、Pmax和PNUE等。结果表明:(1)非豆科植物比豆科植物确实有更低的叶氮含量,且差异达到显著水平;(2)非豆科植物分配更少的叶氮于光合系统,但在光合系统内部具有更高效的氮分配机制;(3)非豆科植物具有更高的Pmax和PNUE。在光合系统内部,非豆科植物分配更多的叶氮于羧化系统,而豆科植物分配更多的叶氮于捕光系统。对于非豆科植物而言,其更高的Pmax、PNUE、水分利用效率和表观量子产量,取决于将更多的叶氮投入到羧化和电子传递系统中。这些生理优势决定了塔克拉玛干沙漠南缘非豆科植物高效的资源捕捉和利用能力。     

光合机构的调节和运转

光合作用机理研究和生理研究正在互相接近,在其接合处形成了一个探讨光合机构运转与调节的活跃领域。本文极简要地叙述了中国科学院上海植物生理研究所对这个问题的研究进展。内容包括：光合作用各部分反应的配合与协调、光合作用与植物其它生命活动的联系、光合机构对主要环境因素变动的响应和适应等方面的主要工作。     

迎接微生态学细胞通讯新时代的到来

微生态学,作为一门新的生命科学分支,已经由个体水平发展到细胞水平和分子水平。微生态学是研究微生物与其宿主相互依赖和相互作用的客观规律的学科。在过去十年内,科学研究的进步已经把这方面的知识推向了更高的阶段。这些新知识指出,微生物与其宿主在物理、化学和生物学环境中保持密切的通讯联系。在这些联系中,细胞通讯是核心环节。     

低温胁迫下烤烟幼苗叶片光合作用和抗氧化能力基因差异表达谱

对低温(5—7℃)胁迫下烤烟"K326"幼苗叶片光合指标、膜氧化水平及其抗氧化指标进行测定,并利用数字化基因表达谱技术进行基因差异表达分析。低温胁迫后烤烟幼苗叶绿素含量、光合能力显著下降,脯氨酸含量、丙二醛含量上升,超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、抗坏血酸含量和谷胱甘肽含量均显著上升。低温胁迫后有2357个基因发生了显著差异表达,其中1673个基因表达上调、684个基因表达下调,其分子功能、细胞位置和主要代谢过程均涉及光系统、膜氧化系统和抗氧化系统。对涉及到的代谢过程进行分析,结果表明:光合天线蛋白调控基因表达量均显著下降、光合作用的主要调控基因表达量多数表现为显著下调、而与氧化能力相关的谷胱甘肽代谢差异表达基因大多数显著上调。基因差异表达谱分析结果和低温胁迫后叶片光合能力、抗氧化能力生理生态指标测定结果基本一致,为进一步研究低温胁迫对作物的生态影响和研究基因克隆与功能提供基础。     

离子单通道数据计算机处理

采用膜片钳位(patch clamp)技术可以从分子水平揭示离子通道分子构象变化规律,了解单通道特性、调控、药物作用等,故引起国内外学者的广泛关注。各种离子单通道电流记录都呈一系列宽度、高度、间隔不等的随机脉冲信号。通常是对这些信号作统计处理,以获取所关注的有用参量,如作脉冲宽度直方图,以提取与构象转变速率相联系的平均开启时间和关闭     

光合电子流对光响应的机理模型及其应用

光合电子流对光响应的机理可以揭示植物光合电子流与光强、植物捕光色素分子物理特性之间的关系。该文讨论了光合电子流对光响应的机理模型的特性以及捕光色素分子的物理性质, 并利用此模型拟合了山莴苣(Lagedium sibiricum)、一年蓬(Erigeron annuus)和紫菀(Aster tataricus)的光合电子流对光响应的曲线。由此模型不仅可以得到植物的最大光合电子流、饱和光强、初始斜率等参数, 还可以获得捕光色素分子有效光能吸收截面和处于最低激发态的捕光色素分子数对光的响应关系。结果表明: 随光强的增加, 山莴苣的捕光色素分子的有效光能吸收截面下降最快, 紫苑的下降速度最慢; 山莴苣处于最低激发态的捕光色素分子数增长速度最快, 紫苑的增长速度最小。捕光色素分子的有效光能吸收截面随光强增加而下降、处于最低激发态的捕光色素分子数随光强增加而增加的特性将减少其光能的吸收和激子的传递, 因而有利于减少强光对植物产生的光伤害。     

同工酶电泳数据的分析及其在种群遗传上的应用

同工酶的研究是从墓因产物认识基因的存在及表 达,由生化表现型反映基因型,将宏观的遗传现象结合 到微观的分子水平,联系基因、酶、性状与结构、功能、 调控的关系,对分子遗传学具有极其重要的意义〔”5’