类囊体膜中磷脂酰甘油向磷脂酸的转变促进光系统Ⅱ的光合电子传递活性

运用酶学方法通过氧电极极谱、聚丙烯酰胺凝胶电泳和薄层色谱技术和方法探讨了磷脂酶D处理对类囊体膜生理功能的影响. 结果表明, 磷脂酶D处理导致类囊体膜中惟一的磷脂——磷脂酰甘油(PG)发生降解, 并产生新的磷脂——磷脂酸(PA). 磷脂酰甘油向磷脂酸的转换导致类囊体膜中光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递活性的增加, 并使类囊体膜产生解偶联效应. 结果说明PG极性基团在维持类囊体膜的正常生理功能方面具有调控作用.     

水氧化释放质子与H~+-ATP酶复合体的CF_0之间的联系

光合电子传递链有两个释放质子的部位,一是位于类囊体膜内侧的光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ,PSⅡ)放氧复合体氧化水时释放质子(H_(H_2O)~+),另一是与光系统Ⅰ(PhotosystemⅠ,PSⅠ)相联系的质醌(Plastoquinone,PQ)氧化还原跨膜携带质子在类囊体膜内侧释放(H_(PQH_2)~+).这些质子在经H~+-ATP酶复合体(CF_0-CF_1)的质子通道CF。流出时偶联ATP合成.但是,这些质子如何从它们的释放部位传导到CF_0(是经过类囊体腔内水相还是在膜上有专门的途     

菠菜类囊体中的作用光关闭后荧光短时上升

循环光合电子传递不仅可偶联形成ATP,而且在调节ATP和NADPH形成的比例,防止多余光能对光合机构的破坏等方面也起着重要作用.然而,围绕PSI的循环电子传递,有哪些电子递体参与以及通过怎样的传递途径,至今仍不甚清楚.由于循环电子传递是一个闭合回路,难以直接测量,因此探索各种观测研究手段是很重要的问题.最近有报道,利用调制荧光测量方法,在叶片、完整叶绿体或蓝藻中观察到当作用光停止以后,会出现照光后荧光短时间上升(transient post-illumination increase in chlorophyll fluorescence)的现象.此现象被认为反映了围绕PSI的循环电子传递,并且可能在植物中普遍存在.如果在离体类囊体膜系统中观测并研究这种现象,将有利于对它的深入研究.我们发现,在提取的菠菜类囊体膜中,作用光关闭后的荧光上升现象消失,但是如果将铁氧还蛋白和NADP~ 加入到类囊体膜系统中,就可以再现出叶片中观测到的荧光上升现象.我们对这一现象的机理进行了研究.     

氧化还原酶电催化反应研究进展

由于选择性好、效率高、无副产物和绿色环保等优点,生物电催化合成反应备受关注.氧化还原酶分子内部及其与电极界面间的电子传递效率,决定了生物电化学合成的效率.本文对近年来酶电催化的相关研究进行总结,聚焦氧化还原酶分子内的电子传递机制,阐述氧化还原酶共进化电子传递网络改造、分子开关设计、导电模块组装等酶分子内电子传递的调控策...     

温度影响集胞蓝藻PCC 6803叶绿素荧光在作用光关闭后短期上升的机制探讨

<正>许多研究认为光系统I(PSI)循环电子传递的功能是提供ATP和产生质子动力势保护反应中心免受多余光能的破坏等,然而由于测定其反应较困难,人们对PSⅠ循环电子传递在活体内运转的机理尚欠了解.近年来,在C₄植物、C₃植物以及蓝藻中发现了作用光关闭后荧光短期上升现象(Post-illumination transient increase in chlorophyll fluorescence),认为这是由于NADPH等光下积累的还原产物还原质醌(PQ)所致,因而可以间接地反映PSⅠ循环电子传递,这就为活体内研究PSⅠ循环电子传递提供了简捷的研究手段.过去的工作已表明,单细胞集胞蓝藻(Synechocystis)PCC 6803在作用光关闭后荧光短期上升现象与类囊体膜上的NAD(P)H脱氢酶介导的PSⅠ循环电子传递有关,其显著程度受温度影响,但是温度影响的机制尚不清楚.Murata等的研究表明,光合放氧等光合电子传递等的Arrhenius图的活化能改变折点可以作为膜脂物理相变温度的指示.本文测定集胞蓝藻PCC 6803中反映PSⅠ循环电子传递速度的作用光关闭后荧光上升速度的Arrhenius图,比较和分析它与光合放氧的关系以及能增加膜脂流动性的乙醇的影响,我们的结果表明,PSⅠ循环电子传递与类囊体膜脂状态有着密切的关系.     

温度影响集胞蓝藻PCC 6803叶绿素荧光在作用光关闭后短期上升的机制探讨

许多研究认为光系统I(PSI)循环电子传递的功能是提供ATP和产生质子动力势保护反应中心免受多余光能的破坏等,然而由于测定其反应较困难,人们对PSⅠ循环电子传递在活体内运转的机理尚欠了解.近年来,在C_4植物、C_3植物以及蓝藻中发现了作用光关闭后荧光短期上升现象(Post-illumination transient increase in chlorophyll fluorescence),认为这是由于NADPH等光下积累的还原产物还原质醌(PQ)所致,因而可以间接地反映PSⅠ循环电子传递,这就为活体内研究PSⅠ循环电子传递提供了简捷的研究手段.过去的工作已表明,单细胞集胞蓝藻(Synechocystis)PCC 6803在作用光关闭后荧光短期上升现象与类囊体膜上的NAD(P)H脱氢酶介导的PSⅠ循环电子传递有关,其显著程度受温度影响,但是温度影响的机制尚不清楚.Murata等的研究表明,光合放氧等光合电子传递等的Arrhenius图的活化能改变折点可以作为膜脂物理相变温度的指示.本文测定集胞蓝藻PCC 6803中反映PSⅠ循环电子传递速度的作用光关闭后荧光上升速度的Arrhenius图,比较和分析它与光合放氧的关系以及能增加膜脂流动性的乙醇的影响,我们的结果表明,PSⅠ循环电子传递与类囊体膜脂状态有着密切的关系.     

猪心线粒体可溶性ATP酶(F_1)与H~+-ATP酶复合体(F_0·F_1)的Arrhenius图比较

线粒体H~+-ATP酶是一个很复杂的复合体,位于线粒体内膜,是偶联磷酸化的关键装置。它具有催化ATP合成和ATP水解的双重功能。H~+-ATP酶复合体由三部分组成:位于膜外的可溶性头部(F_1)、嵌在膜内疏水区的基部(F0)及联系F_1和F_0的柄(OSCP)。其中可溶性F_1是H~+-ATP酶的催化活性部分,当它从膜上分离下来后,虽然不再能催化ATP合成,仍具有水解ATP的功能。但对抑制剂寡霉素不敏感,对冷不稳定。当F_1与F_0和膜脂重新结合形成H~+-ATP酶复合体之后,催化ATP水解的活性又具有对抑制剂寡霉素的敏感性和对冷稳定性的性能。     

菠菜类囊体膜在垛叠和松散后的质子跨膜动力学

叶绿体独特的基粒与间质片层结构和膜表面的电荷特性有关。改变悬浮液离子(或质子)的浓度,就可改变类囊体的垛叠程度,同时膜上蛋白组份的分布也会改变。结合膜的状态,深入研究光合作用中光量子、电子和质子的传递过程已引起人们的重视。膜状态的变化会导至它们传递速度及匹配关系的改变,从而调节光合反应的效率。例如膜松散后,集光色素蛋白复合体移向光系统Ⅰ(PSⅠ),使光量子传向PSI的比例增加,结果光系统Ⅱ(PSⅡ)的叶绿素荧光减弱。最近也发现电子传递及光合磷酸化均与膜的垛叠程度有关。对质子传导的机理目     

氢原子参与光合磷酸化问题的探讨

在生物能力学研究中,电子传递和光合磷酸化的偶联机理深受重视。虽然Mitchell的化学渗透学说得到了广泛的支持,可是在第六届国际光合作用会议中又有好几个实验室观察到一些有趣而值得进一步探讨的现象。其中Tyszkiewicz和Roux的工作很引人注意。他们将有去除氢原子作用的异丙醇加入反应液,看到它能显著地抑制光合磷酸化和减少反映氢离子浓度差(或高能态)的两阶段光合磷酸化等反应,而无去除氢原子作用的乙醇却无此效应。     

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.     

解偶联蛋白与配基的结合

解偶联蛋白(Uncoupling protein,UCP)是一种质子转运蛋白,它仅存在于棕色脂肪组织线粒体的内膜上,促进质子的跨膜传送,从而使经由呼吸链生物氧化所产生的跨膜质子梯度以热的形式耗散,而不能用来合成腺苷三磷酸(Adenosine triphosphate,ATP).它在哺乳类动物的非颤栗性发热中起着重要作用,对于新生哺乳动物抵御寒冷环境具有保护作用.解偶联蛋白的质子传送作用受瞟呤核苷二磷酸与三磷酸的调节,当与嘌呤核苷二磷酸或三磷     

氯乙酸盐对PSII氧化侧电子传递抑制机理的研究

近年来,由于物理、化学及生物多学科间的交叉渗透,人们在本质上加深了对光合作用反应中心结构和功能的了解,同时推动了人工模拟光合作用的研究.尽管人们对绿色植物光系统II反应中心(PSII)的认识已相当深刻,但在反应机制上仍有许多问题有待探索.在关于负离子抑制PSII电子传递的研究中,我们曾发现一卤乙酸盐抑制电子传递的程度与分子的疏水性有关.本文进一步报道氯乙酸盐在PSII氧化侧有一重要抑制位置.它们对PSII电子传递的抑制程度与乙酸分子上氢被氯替代的数目、分子的疏水性及分子几何模型具有相关性.本工作有助于光合放氧机理的进一步研究.     

绿豆线粒体的氧化磷酸化的偶联因子

在动物和微生物的线粒体中已经证明ATP酶复合体是生物转能的关键装置,它的“头-柄-基部”三联体结构的三个部分的结构、亚基组成和功能,以及它们之间的相互关系已有许多报道。它的头部,即可溶性偶联因子F_1已从ATP酶复合体拆离下来,进行了纯化,得到了结晶,并进行了偶联因子F_1亚基的拆离和重组。然而,在高等植物中,迄今只有Grubmeyer和Spencer曾对豌豆线粒体的ATP酶和偶联因子F_1作过分离和初步提纯。但是,植物线粒     

模拟过氧化物酶催化荧光反应的研究——CV-H_2O_2-Mn~Ⅲ-T(4-TAP)P

随着仿生学和生物无机化学的发展,天然酶的模拟工作越来越受到重视,因为模拟酶不仅成本低,而且稳定性好。日本Yutaka Saito等人曾合成MnTPPS_4络合物,替代过氧化物酶作为催化剂用于酚和胺类化合物的氧化显色反应。对Guilbault等人提出的过氧化物酶催化H_2O_2氧化高香草酸的荧光反应,我们曾从底物角度进行研究。本文依据过氧化物酶的活性中心结构,合成了一种金属卟啉化合物,四(4-三甲铵基苯)卟啉和锰的络合物Mn~Ⅲ-T(4-TAP)P,用于模拟辣根过氧化物酶(HRP),催化H_2O_2氧化佳味醇的氧化偶联反应,     

关于质醌是否位于铁氧还素——循环电子传递途径上的问题

在叶绿体光合电子传递链中,电子经两步互相串联的光反应激发,单方向地从水传递到NADP~ ,其偶联的ATP形成就是非循环光合磷酸化(PSP)。如果某一氧化还原化合物,在氧化态时能从电子链的某一部位接受电子,同时它的还原态又能在另一部位把电子交回去,这样就造成循环电子流,与其相偶联的磷酸化就称为循环PSP。     

质子动力势各组成部分与光合作用的关系

类囊体中伴随光合电子传递产生的膜两侧质子动力势可用于ATP形成供光合碳同化之需.但目前对其机理尚有不少模糊之处.例如非循环光合磷酸化中ATP/NADPH形成的比例究竟是多少?是否符合碳同化之需要?质子区域化是否存在?它与偶联效率的关系如何?质子动力势的各组分都可用于ATP形成,它们在活体内进行反应时究竟各有多少贡献?     

线粒体H~+—ATP酶复合体中脂对F_1结构和功能的作用

线粒体内膜上脂质对于膜结合蛋白在结构和功能上的影响已引起人们的高度重视。已有许多在人工膜系统中研究脂对H~ -ATP酶蛋白作用的报道,但对天然H~ -ATP酶复合体(简称复合体)的膜脂与膜蛋白的关系研究极少。提纯的复合体包括可溶性蛋白F_1-ATP酶(简称F_1)与膜相嵌的疏水蛋白F_o以及膜脂组成.F_1是复合体中执行水解和合成ATP的催     

新型的太阳能制氢电池

1972年日本的Fujishima和Honda以半导体二氧化钛作光电极的光电化学电池分解水制氢,开创了太阳能制氢的研究工作。但效率和成本是太阳能制氢的两个制约因素,Honda的制氢电池其能量转换效率不到1%,离实用要求相差甚远。我们在过去的十几年里,根据对在绿色植物光合作用里光致电子传递的研究,构筑一个完全人工的系统来利用太阳能分解水制氢。在自然界的光合作用里,有两个光系统(即光系统工和光系统Ⅱ),它们处在叫做类囊体膜的光合作用膜里,在吸收太阳光的能量后从水分子里夺取电子;电子通过这两个光系统传递到膜的另一侧去还原电子受体。由于膜很薄(厚度小     

脂肪酶-P450脂肪酸脱羧酶融合蛋白催化的α烯烃合成

α烯烃是一种独特的微生物天然产物.由P450脂肪酸脱羧酶催化的中长链(C_(12)-C_(20))脂肪酸脱羧反应生成的α烯烃因其在生物燃料和生物材料领域的潜在应用前景备受关注.通过将脂肪酶TlL的甘油三酯水解活性与P450脱羧酶OleT_(JE)的脂肪酸脱羧活性偶联,可将油脂原料两步转化为α烯烃.为了提高油脂到α烯烃的转化效率,并降低两种酶的分步制备成本,本研究通过20个氨基酸的linker序列将双酶共价连接形成重组融合蛋白NHis6-OleT_(JE)-linker-TlL(FusC).在大肠杆菌中表达的FusC经镍柱层析纯化后成功实现双功能活性.经气相色谱分析,融合蛋白催化的甘油三酯顺序水解-脱羧偶联反应的产烃率达到31.7%,催化效率相对于双酶游离混合体系明显提升,展现出良好的底物通道效应,具有潜在的实际应用前景.     

用母函数法推导接枝聚合物的分子参数

本文用母函数法推导了偶联接枝共聚物的分子量分布,平均分子量、支化度分布、平均支化度和支化点间链段平均分子量等分子参数表示式。一、二元接枝设骨架预聚物(由结构单元A组成)和活性预聚物(由结构单元B组成)中j聚物的数量分数分别为x_j和y_j,每个A包含一个可与活性聚合物反应的偶联基团(如聚对卤代甲基苯乙烯