旋光色散和圆二色性及其在光合作用研究中的应用

叶绿体光合膜的结构与功能的研究是目前国际上光合作用研究中极为活跃的领域。因为光合作用的所谓“光阶段”的功能,如光能吸收、传递、电荷分离、水光解、电子传递以及光合磷酸化等,都是在一定分子排列的膜结构中进行的,因此,把膜的结构与功能紧密结合起来进行研究,才能最终阐明光合作用光能转化的规律。光合膜中的光合色素分子、光合色素与蛋白质的复合体以及整个类囊体膜都具有一定的不对称结构,这种不对称结构无疑与光合膜的     

光合作用研究的进展

植物的光合作用是地球上大规模地利用太阳光能,从水和二氧化碳合成有机物质的唯一过程。光合作用一年所累积的有机物质,巨达一千多亿吨!而人类每年吃的粮食,只不过是其中很小的一个零头。它又是地球上唯一地、大规模地将太阳能转变成可贮     

LHC-II蛋白复合物的晶体结构

光合作用是生物体将光能转化为化学能的过程。绿色植物、藻类和兰细菌通过光合作用———利用太阳能,将水和二氧化碳转变为有机化合物并放出氧气。光合作用是自然界最重要的化学反应,是包括人类在内的生命体赖以生存和繁衍的基础。全球绿色植物等生物体每年通过光合作用能将太阳能转化为2200亿吨生物能源,相当于全球每年能耗的10倍。绿色植物的光合作用需要捕光系统和光反应中心共同完成,植物捕光系统中的捕光蛋白复合物,就像一块块太阳能板,负责接受太阳能并将其传给光反应中心,而LHC-II则是绿色植物中含量最丰富的捕光复合物,是“捕捉”…     

叶绿素在光合原初过程中的结构与功能

大自然的绿色植物通过光合作用在常温常压下巧妙而有效地将光能转变成化学能。并在酶存在下将空气中的二氧化碳经一系列反应变为碳水化合物,构成这个复杂的生命世界的物质基础。人类研究光合作用的历史已有200年之久,然而只是近几十年来,由于现代物理学、化学、电子技术及各种波谱术的迅速发展和推广应用,才为研究光合作用过程提供了坚实的     

光合色素能量传递的一种可能机理

引言光合作用是由色素分子受光激活开始的。光合色素种类很多,但只有少数的色素分子引起光化学反应。许多证据表明,天线色素捕集的光能向P_(700)与P_(680)传递的速度极快且效率极高。对于能量传递的机理,过去几十年中主要流行弱偶联的Forster理论,但有证据表明Forster理论出现了一些破绽。近几年来,提出了生物能的孤立子学说,认为生物体内能量传     

X射线衍射用的R-藻红蛋白晶体生长

藻红蛋白是红藻、蓝绿藻类的一种光合辅助色素。它在光合作用中起着重要的作用。在微观上正确理解光合作用、光能吸收和传递的物理机制,研究藻胆蛋白的分子结构是十分必要的。迄今为止,国     

叶绿体基因组结构研究新进展

众所周知,叶绿体是重要的光能转换、光合作用细胞器,它能将光能转换成化学能、生物能,用于固定空气中的二氧化碳,合成各种有机物。以前我们对叶绿体的遗传控制、进化历史及其与核基因的关系都了解不多,关键的问题就是不了解叶绿体的基因组。最近,两组日本科学家分别测定了两种叶绿体基因组的完整DNA序列,这一工作无疑是叶绿体生物学的重大进展。所测出的DNA完整序列,对于全     

卟啉-蒽醌分子内光敏电子转移及其光电转换特性研究

人工模拟光合作用引起了人们越来越浓厚的兴趣。随着各种现代光谱手段的发展,科学家们已基本搞清了植物及细菌体内光合作用的关键步骤为光敏电子转移,即叶绿素分子受光照激发后,其第一单重激发态将电子传给周围的醌酮分子.为了更有效地模拟光合作用,实     

基于类囊体膜的光能利用和光动力学治疗

类囊体膜由光合色素、脂类和蛋白质组成,是绿色植物、真核藻类与蓝藻进行光合作用光反应的主要场所.光反应包括水的光解和光合电子传递两个核心过程,前者将光能转化为电子,后者将电子转化为活跃化学能.光反应中的电子传递和氧化还原特性使得类囊体膜可以被应用于生物光电化学和生物光电催化两种光能利用系统.基于类囊体膜的光能利用系统不仅具有材料可再生和低碳绿色等优势,而且具有比完整光合细胞更高的能量效率.同时,类囊体膜中含有光敏剂叶绿素,并具有光合放氧特性和过氧化氢酶活性,使其可以应用于肿瘤的光动力学治疗.本文系统地总结了近年来类囊体膜在这些领域中应用的最新进展,重点介绍了类囊体膜在这3个领域的应用形式和作用机制,讨论了类囊体膜在应用过程中面临的问题与挑战,并对未来研究方向进行了展望.     

与光系统Ⅱ颗粒结合的蛋白酶的初步分析

叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,光合作用中光能的吸收、传递和转化、水的裂解及光合磷酸化等功能均是在具有一定分子排列和空间构象并镶嵌于类囊体膜上的叶绿素蛋白复合体中进行的。叶绿体类囊体膜蛋白的周转需要多种蛋白酶的水解作用。在蛋白质合成后加工成熟中,已证实光系统Ⅱ(PS Ⅱ)反应中心D1蛋白(Q_B结合蛋白)的C-末端加工需要一个类囊体膜结合的蛋白酶,质体菁N-末端加工也需要一个类囊体结合的蛋白酶,与PSⅡ水裂解相关联的三种外在性水溶性蛋白如同Cyt.b-f在整合到膜上时需要类囊体膜结合     

二氧化碳对农作物生长有利因素的得与失

二氧化碳除能在大气圈中产生温室效应外,还可以起很多其它作用,其中它对植物能起很直接很有效的作用。CO_2是光合作用的原料之一,所谓光合作用就是绿色植物利用光能把CO_2、H_2O和其它矿物营养素转化成有机化合物的过程。然而,许多植物,其中包括那些生活在气候适宜地区的大多数农作物,消耗掉了它们通过被称作光呼吸过程所固结的碳量的1/4—1/2之多,且区域温度越高,这种失碳量也越多。一些科学家指出增加大气层中CO_2的浓度必定     

光合作用的调节控制

作物群体的光能利用与生物产量有直接联系,并通过光合产物的分配而与经济产量紧密相关,一切内外因素(包括遗体、生理、环境及各种措施等)最终都要经由调节光合作用及其产物的分配而影响经济产量的。人们一直在努力了解植物光合作用的调节控制机理及寻求影响其运转的措施,希望使作物在各种条件下,尤其是在与形成产量密切相关的时刻,能高效率地进行光合作用,从而达到增产的目的。光合作用的调节控制问题,现在正趋向研究高潮。这次第五届国际光合作用会议中所报告的内容     

光致形变液晶弹性体的研究进展

光能具有环保性、远程可控性、瞬时性等优异的特性,因此光响应性高分子材料受到越来越多的关注。光响应高分子材料是指吸收光能后,能够在分子内或分子间产生化学或物理变化的一类功能高分子材料。通过合理的设计,光响应高分子材料可以产生光致形变,完成诸如伸缩、弯曲、爬行、转动等一些复杂的运动;因此它可以制作成多种柔性智能执行器,在很多领域有着广泛的应用前景。笔者综述了近年来光致形变液晶弹性体材料及其在光驱动型柔性执行器方面的研究进展,并展望了该领域的发展前景。     

离子型胶束中分子内扭转电荷转移的盐效应

分子内扭转电荷转移(TICT)是目前凝聚态光化学领域中的前沿课题之一,这是因为TICT除具有特别的光物理化学性质外,在光合作用原初过程模拟以及非线性光学材料的研究中亦具诱人的前景.胶束被认为是一种膜模拟体系,因此研究胶束中的TICT不仅可在更近层次上模拟叶绿体光合作用的原初过程,而且对于研究其它有序组织体(如LB膜,合成双分子膜以及真正的生物膜等)中的TICT和利用TICT特殊的光物理化学性质了解有序组织     

一种简单、快速制备变藻蓝蛋白的新方法及坛紫菜中变藻蓝蛋白的某些性质的研究

藻胆蛋白是海藻的集光色素蛋白,它把捕获的光能高效地传递给叶绿素,从而使海藻的光合作用得以发生。藻胆蛋白分为藻红蛋白、藻蓝蛋白和变藻蓝蛋白三种。光激发能以如下的顺序传递:藻红蛋白→藻蓝蛋白→变藻蓝蛋白→叶绿素a→光合作用中心。此种捕集光能的方式与高等植物不同。由于变藻蓝蛋白直接把光激发能传递给叶绿素,因此,变藻蓝蛋白性质的研究对于探讨植物进化以及藻类光能传递均具有重要的意义。 但是,由于变藻蓝蛋白和藻蓝蛋白的性质较相似,且其含量在藻胆蛋白中最少,用一般的生化方法难于得到制备量的纯变藻蓝蛋白。Siegelman用羟基磷灰石吸附色谱和Brown     

改变捕光色素比例用于提高微藻光合效率

改变微藻的捕光色素系统比例被认为是提高其光合作用效率的有效途径, 但对其基本原理尚不清楚. 以空间飞行后分离的微藻突变株为材料, 通过对其生长、光合放氧、色素比例、低温荧光发射和电子传递速率等的研究发现, 微藻突变株的捕光色素比例改变引起的光能高效传递和利用, 有可能是引起其光合作用效率提高及生长加快的原因.     

藻胆体模型复合物的合成及其表征

蓝藻和红藻中存在捕光色素蛋白即藻胆蛋白,主要包括藻红蛋白(PE)、藻蓝蛋白(PC)和变藻蓝蛋白(APC),在藻细胞活体中构成超分子复合物藻胆体.藻胆体连接在类囊体膜上,做为主要的捕光天线,通过诱导共振将光能传递给叶绿素a.藻胆体由APC组成核,PE和PC构成杆排列在核的外围,其中APC做为连接藻胆体和类囊体内光合作用中心的桥梁.由稳态光谱测定知道藻胆体内能量传递顺序是PE→PC→APC.超快速时间分辨光谱的应用,又     

植物也懂量子物理学

<正>人类对量子物理学的研究仅有百年左右,但是科学家近日发现,植物可能也懂得量子物理学,它们已经"研究"量子物理学25亿年了,并通过这一原理促进光合作用的进行。光合作用一直被认为是地球拥有生命的标志性反应。植物在进行光合作用时,可"收获"大约95%的太阳光照,并将其转换为化学能,该过程反应时间仅为千万亿分之一秒,甚至更少。植物可以通过量子物理学来实现这个近乎完美的高效反应。当一个光子在细胞中"激发"分子作用后,会通过最有效的途径参与     

光对高等植物基因表达的调控作用

光是高等植物生长发育及其分化过程中的一个极为重要的环境因子。除利用光能来转化和贮藏能量的光合作用这一高能反应外,植物对光的另一个低能反应——光形态建成反应已日益受到研究者们的重视。植物的光形态建成反应实质上是受光调控的植物的生长、发育和分化的过程。这个过程中,光的几个参数都很重要,它们是:光谱质量(光质)、光照度(光强)、光照频率(单位时间的照光次数)和持续时间、以及光照的空间对称性与非对称性。从40年代发现光敏色素至今,人们对于植物对光的反应的研究已分别从植株、器官、组织、细胞及分子水平进行了大量的工作。去年10月在日本召开的第16届国际植物学会议,专门讨论了植物光敏色素及植物的光形态建成,会议的论文几乎都是从分子水平上进行的,特别是其中有相当数量的报道是关于高等植物的基因表达受光调控方面的研究成果,表明植物光生物学的研究益已进入分子生物学时代。     

苯甲酸乙酯的光物理过程

激基复合物的形成是很多荧光猝灭的中间过程,也是光化学反应和生物分子的光化学转变的中间状态,并且是有机光导体光生载流子的中间体,因此激基复合物的研究是一个十分活跃的领域。但对于有机分子和无机酸分子之间相互作用形成激基复合物,特别是形成三分子激基复合物还极少报道,而这一过程对深入了解生物分子的光化学转变,光合作用机理等有着重要的意义。本文研究了苯甲酸乙酯的光物理过程,发现了苯甲酸乙酯浓溶液可以形成激基缔合物。苯甲酸乙酯不仅能与硫酸分子作用形成1∶1的双分子激基复合物,还可以和硫酸分子形成2∶1的三分子激基复合物。并讨论了形成三分子激基复合物的两种途径。