表面活性剂对小麦光系统Ⅰ叶绿素结合状态和能量传递的影响

表面活性剂在光合膜色素蛋白复合物的分离纯化和结构功能研究中有十分广泛的应用。为了探讨表面活性剂与光系统Ⅰ（PSⅠ）的相互作用机理,选择了两种具代表性的表面活性剂TritonX-100和十二烷基磺酸钠（SDS）,选取一系列浓度值研究了它们对PSⅠ的相互作用机理,选择了两种具代表性的表面活性剂Triton X-100和十二烷基磺酸钠（SDS）,选取一系列浓度值研究了它们对PSⅠ的影响,结果表明,SDS处理时,PSⅠ在区和蓝区的表观吸收峰值下降,峰位蓝移：TritonX-100使红区吸收峰值下降,峰位蓝称,但却使PSⅠ颗粒蓝区表观吸收升高,四阶导数光谱显示小麦（Triticum aestivumL.)PSⅠ颗粒中较长吸收波长的669nm和683nm状态叶绿素a分子受影响较大,两吸光度值互为消长且变化呈轴对称形式,而649nm组分（叶绿素b)在两作用下变化较小。表面活性剂使PSⅠ颗粒长波长荧光急剧下降,并在680nm左右出现新的荧光发射峰,可见其阻碍了激发能由天线色素向反应中心的传递。以上的变化说明SDS和TritonX-100对PSⅠ载体蛋白的微环境甚至结构产生影响而导致色素与蛋白结合状态发生改变,或从蛋白上脱落下来,最终影响到光能的吸收和能量传递。     

体外组装类胡萝卜素对外周捕光复合体(LH2)能量传递活性的影响

【目的】探求不产氧光合细菌(APB)外周捕光复合体(LH2)中类胡萝卜素(Car)结构和能量传递效率的关系和规律。【方法】通过二苯胺(DPA)抑制Car合成的方法从固氮红细菌134K20中获得部分缺失Car的LH2 (LC-LH2);采用TLC和HPLC法从3种APB中制备球形烯(SE)、玫红品(RP)和奥氏酮(OK) 3种Car;在含0.1%十二烷基二甲基胺氧化物(LDAO)的10 mmol/L Tris-HCl (pH 8.0)缓冲液中采用超声孵育法分别将这3种Car与LC-LH2体外组装,采用吸收光谱法、拉曼光谱法和荧光光谱法对组装LH2进行结构与功能分析。【结果】制备的部分缺失Car的LH2中,SE缺失率约为64.7%。这3种共轭长度、取代基的极性不同的Car均能与这种部分缺失SE的LH2自组装,Car组装率约在24.0%?29.4%之间,其中SE和OK的组装率高于RP。与部分缺失Car LH2中原有SE构象一致,重组的Car在LH2中也呈现较为伸展的平面构象。LH2中重组Car到细菌叶绿素(BChl)的能量传递效率由高到低的顺序依次为SE-LH2>RP-LH2>OK-LH2,与Car共轭体系大小的关系一致,而与Car极性大小没有明显的关系。【结论】在组装的LH2中Car采用平面构象与脱辅基蛋白结合,Car共轭长度仍是决定和影响LH2中Car-BChl能量传递效率的主要因素,而Car的取代基和极性影响较小。     

温度升高对PSⅡ中CP47和CP47／D1／D2／Cyt b559 Chla能量传递的影响

采用激励光源为4MHz、514．5nm的延时分幅扫描单光子计数荧光装置对从菠菜中分离提纯的核心天线CP47和CP47／D1／D2／Cyt b559复合物的Chla的能量传递进行了研究,得到经20℃、42℃和48℃处理后的最大峰值处的时问常量。分析认为CP47中,20～42℃之间的温度对蛋白质空间结构的改变较小,Chla分子之间的能量传递受到微小的影响,而42～48℃之间的温度引起较大的蛋白质空间结构改变,明显地影响了其中Chla分子问的能量传递。在PSⅡ(2P47／D1／D2／cyt b559复合物中,处理温度的升高使CP47／D1／D2／cyt b559复合物的二级结构、色素分布的空间位置发生变化,从而影响了CP47／D1／D2／Cyt b559复合物中Chla的能量传递以及电荷重组,42℃已对其造成影响,而48℃对其的影响很大。     

淡水中型浮游动物群体与悬浮物碳氮磷比耦联研究

通过对湖北省13个湖库悬浮物和中型浮游动物群体碳氮磷比的分析, 探讨了浮游动物与食物之间的元素耦联和不平衡性是如何随食物质量的改变而变化, 以及这种不平衡性对生态系统浮游动植物间能量传递效率的影响。结果显示: 中型浮游动物C﹕N比和C﹕P比分别随悬浮物C﹕N比和C﹕P比的增加而变大。悬浮物-中型浮游动物之间的元素不平衡性不仅与悬浮物C﹕N比显著正相关(r=0.97, P<0.001), 且与悬浮物C﹕P比也显著正相关(r=0.81, P=0.001)。浮游动植物之间的能量传递效率与悬浮物-中型浮游动物C﹕P比差值呈显著负相关(r= –0.58, P=0.037), 但与其C﹕N比差值关系不显著(P>0.05)。此外, 中型浮游动物生物量也随其与悬浮物之间C﹕P比差值的增大而下降(r= –0.59, P=0.033)。这些结果表明, 悬浮物碳氮磷比能显著影响中型浮游动物群体的碳氮磷比组成, 两者之间的元素不平衡性随前者的增加而变大并进而降低能量向后者的传递。     

螺旋藻变藻蓝蛋白内能量传递机制的研究

利用ｐｓ时间分辨荧光光谱技术研究两种不同结构变藻蓝蛋白复合物ＡＰ６６５和ＡＰ６６０内能量传递过程,讨论了变藻蓝蛋白三聚体和单体内激发态作用机制。结果表明,ＡＰＣ单体只有一个短寿命（７５ｐｓ）,来源于其两个亚基α８４／β８４间能量传递过程,另一长寿命（１０８０ｐｓ）是β８４基态恢复的平衡时间。两种ＡＰＣ三聚体均含有一个短寿命组分,从１６ｐｓ（ＡＰ６６０）到４８ｐｓ（ＡＰ６６５）,它们来源于三聚体内互为Ｃ３对称单体内α８４／β８４间能量传递过程。ＡＰ６６０由于结构对称性低出现的短寿命组分（１０６ｐｓ）,可指认为低对称单体的α８４／β８４之间能量传递时间常数。连接多肽对ＡＰＣ三聚体性质的影响明显地表现在其荧光衰减动力学过程中。     

蓝藻(A.variabilis)藻胆体核结构与功能的研究II.变藻蓝蛋白六聚体内能量传递过程的物理机制

以变藻蓝蛋白的晶体结构和光谱性质为基础,利用密度矩阵理论对变藻蓝蛋白六聚体内的激发能传递物理机制进行分析,并利用时间分辨荧光光谱技术对其能量传递途径进行实时探测。结果表明：在变藻蓝蛋白六聚体内,色素对（毗邻单体上的色素αｉ８４βｊ８４,其中ｊ＝ｉ±１,和β＊ＬＣＭ４２）内的能量传递服从激子偶极－偶极相互作用机制;而色素对之间的能量传递机制则为Ｆｒｓｔｅｒ偶极－偶极相互作用机制,并且其能量传递途径分为两类：（１）．两个变藻蓝蛋白三聚体之间色素对的能量传递,其时间常数大约为１５ｐｓ左右;（２）．同一变藻蓝蛋白三聚体内色素对间的能量传递,在ＡＰＩＩ三聚体内,其能量传递时间大约为４５ｐｓ左右,而在ＡＰＩ三聚体内,其能量传递时间常数为４５ｐｓ和６５ｐｓ。     

藻胆体结构与功能的研究概况

与隐藻及甲藻不同,蓝藻和红藻中的藻胆蛋白并非独立地行使能量吸收与传递的功能,而是通过连接多肽将不同类型的藻胆蛋白按照一定的次序组合在一起,形成高度有序的超分子复合体——藻胆体,存在于光合膜的表面,作为光合作用能量吸收与传递的功能单位。藻胆体分子量的范围介于7×106至15×106道尔顿之间,形状及大小与藻的种类密切相关。       

紫细菌反应中心中的超快能量传递过程

利用飞秒泵探测技术研究了紫细菌光合反应中心RS601中的超快能量传递过程,通过选择激反应中心中的不同色素,观察到了以不同色素为起点发生在飞秒时域的超快能量传递过程,从细菌去镁叶绿素H到辅助细胞叶绿素B的能量传递发生在约130fs时间尺度,而通过激发色素B则观察到了从B到原始电子供体P的约240fs的超快能量传递,另外,P激发态的超快弛豫过程则说明其上、下激子能级间存在超快的内转换过程,通过对不同色素激发态的能量弛豫过程的分析,说明由原初电子供体H的电子传递过在几个皮秒时间内完成,其中辅助细菌叶绿素B为该电子传递过程中间态。     

驱动蛋白的能量转换过程——从ATP分子结合到颈链对接

驱动蛋白是一种分子马达,同时也是一种核苷酸酶,它能够将ATP分子所携带的化学能转化为其沿微管蛋白行走的机械能,每消耗一个ATP分子行走一步。对于驱动蛋白如何将ATP的化学能转化为构象变化的机械能的研究一直是生物物理学研究的热点问题。本文从3个方面对此问题的研究进展进行了综述:ATP分子与驱动蛋白结合; ATP结合引起驱动蛋白头部产生转动;驱动蛋白头部转动引起驱动蛋白颈链向头部的对接。将这三个方面的内容合并起来就构成了驱动蛋白的能量传递路径。     

光动力复合藻胆蛋白及其分子内能量传递现象

通过杂双官能团偶联试剂,３－（２－吡啶联疏基）丙酸Ｎ－羟基琥珀酰亚胺酯（ＳＰＤ）,我们合成了Ｒ－藻红蛋白（Ｒ－ＰＥ）与变藻蓝蛋白（ＡＰＣ）的共轭复合物。这种光动力复合藻胆蛋白具有一些特别的光物理性质,如很大的ｓｔｏｋｅｓ位移（约１７０ｕｍ,４９０ｎｍ激发,６６５ｎｍ发出荧光）、高效的分子内能量传递效率等。复合物中Ｒ—ＰＥ与ＡＰＣ的摩尔比为１４,且Ｒ—ＰＥ和ＡＰＣ在复合物中保持了它们各自的光谱性质。通过荧光发射光谱,我们观察到了这种复合藻胆蛋白的分子内能量传递现象,计算表明从Ｒ—ＰＥ到ＡＰＣ的分子内能量传递效率为６５％。二硫苏糖醇（ＤＴＴ）对复合物中联结Ｒ—ＰＥ与ＡＰＣ间的脂族二硫桥键的还原导致分子内能量传递的阻断这一现象进一步证实了复合物中存在分子内能量传递现象。根据Ｆｏｒｓｔｅｒ能量转移机理,计算得出给体与受体发色团间距离为７２Ａ,这一距离与两种蛋白的大小是基本相符的。