光合作用放氧反应

光合作用放氧中心(OEC)是植物光系统II(PSII)中利用太阳能高效、安全地将水氧化,释放出电子、质子和氧气的生物催化剂。OEC的合成、结构和催化机理及其仿生模拟一直是光合领域广受关注的研究热点和难点。近年PSII高分辨率晶体结构研究揭示出OEC是一个特殊的Mn₄CaO₅ 簇合物,这一重要进展使人类可以在原子水平上探讨光合放氧反应的微观机理,同时也为OEC的人工合成提供了重要依据。我们近年来成功合成出结构和理化性能均与生物OEC类似的系列仿生Mn₄CaO₄簇合物,为研究OEC的微观机理提供了理想的化学模型,同时也为发展高效、廉价人工光合作用水裂解催化剂奠定了基础。目前无论是自然光合放氧研究,还是人工光合放氧研究都有大量重要的科学问题亟待深入研究。     

用氧自旋探针方法微量测定发菜光合与呼吸的氧变化

光合放氧和呼吸耗氧是光合生物的重要生理指标。藻类的这些氧变化通常可用氧电极来测定。发菜(Nostoc flagelliforme,发状念珠藻)是一种有较高经济价值的陆生蓝藻(蓝细菌)。由于对其生理学研究甚少,至今尚未能作人工养殖。通常研究藻类光合和呼吸作用     

螺旋藻与人类的对话

螺旋藻:我们是微藻类的一种,因我们的细胞组织是沿着螺旋状方向排列的,所以被称作螺旋藻。我们诞生在35亿年前,是地球上最古老的生物之一,几十亿年来,我们通过光合作用产生了足够的氧气充满着地球的大气层,从而使得新的生物形式能够进化。     

探测奇妙的海洋生物——记海洋植物学家西尔维亚·厄尔勒

1953年，当海洋植物学家西尔维亚·厄尔勒（Sylvia Earle）开始研究海藻的时候，海洋植物和相关微生物通常被认为是杂草和有害的，船员们甚至嘲笑它们是把大海变成“豌豆汤”的浮渣。现在厄尔勒博士注意到，单单一种藻类——只有一滴水百万分之一的绿藻——就可完成地球上大部分的光合作用，每天向大气中释放无数吨的氧气。     

探测奇妙的海洋生物——记海洋植物学家西尔维亚·厄尔勒

1953年,当海洋植物学家西尔维亚·厄尔勒（Sylvia Earle）开始研究海藻的时候,海洋植物和相关微生物通常被认为是杂草和有害的,船员们甚至嘲笑它们是把大海变成“豌豆汤”的浮渣。现在厄尔勒博士注意到,单单一种藻类——只有一滴水百万分之一的绿藻——就可完成地球上大部分的光合作用,每天向大气中释放无数吨的氧气。     

从生命起源看存在的地外生命

科学家认为生命存在的前提条件是水、阳光(能量来源)和氧气。显然,太阳系中符合这些条件的行星和卫星少之又少。地球之外惟一有可能存在生命的行星是火星,火星是固体星球,有着稳定的运行轨道和适当的体积,离太阳也不太远,因此人们认为火星上的温差范围非常适合液态水的存在。然而,火星上缺乏氧气。氧气不是生命起源的前提正是由于兰绿藻和藻青菌源源不断地向地球大气层注入氧气,才使得地球大气层充满了氧气(这一过程持续了10亿年~20亿年)。化石记录表明,藻青菌出现在35亿年前。然而令人惊讶的是,某些藻青菌现在仍旺盛地繁衍着,在世界各地的…     

生长在海洋中的植物

地球上的植物,有记载的大约30万种。它们绝大部分生长在陆地上,绿树繁花,千姿百态,大多为显花植物(又称种子植物),属于高等植物。液态黑暗高盐度的海水不利于种子的传播和繁殖,因此海洋中的植物绝大多数为低等的藻类,只有寥寥几种高等植物。     

说氧

氧不仅是地球上分布最广、含量最多的元素,同时又是地球上所有生命赖以生存的物质。数10亿年来,正是氧与二氧化碳互为补充的神奇循环,造就了万物繁荣的地球。氧气(O_2)主要分布在地球表面附近大气中,并随着海拔高度增高而递减。据科学家研究得知,早期地球大气中并没有氧气,直到25亿年前,一种原始的海洋生物绿藻大量繁殖起来后才有了变化。绿藻能利用水进行光合作用,把水分解成为电子、质子和氧气。现在地球大气中的氧气含量,很稳定地维持在     

遗传工程可从自然界得到启示

种间共生对许多原始生物是很重要的,而且常常是它们生命中不可缺少的组成部分。共生表示两个或几个生物体相依为命、互相提供利益。至于寄生,则表示在一方获得好处的同时使另一方不利,甚至危及另一方的生命。特别是在海洋中,微生物、植物、动物之间的共生是颇为普遍的现象,最重要的例子是裸甲藻属小型藻与建造珊瑚礁的水螅的共生。在这种情况下小型藻     

向地球最后的疆域挺进

<正>海洋是地球上一切生命的诞生和孕育之地。生物的进化历程表明,地球上的生物均起源于海洋。海洋不但占据了地球71%的表面积,而且提供了99%的生物可栖息的地方。也许正是由于地球上的生命起源于海洋的原因,历经千万年已经站在生物"进化树"上最顶端的人类,对大海的憧憬和向往仍深深地镌刻在基因里。     

植物光合机构的光破坏防御

植物的光合作用是以太阳光能为根本推动力的复杂的生物合成过程.它将二氧化碳和水等无机物合成碳水化合物等有机物并释放氧气,为地球上包括人类在内的几乎所有的生物提供它们赖以生存、发展和繁荣的物质和能量.     

光合细菌

光合作用是地球上最重要、规模最大的生物化学过程,通过这个过程,光合生物把太阳能转化成细胞合成所必需的化学能。除了绿色植物能进行光合作用外,还有许多原核生物也能进行光合作用。在漫长的生物进化过程中,很早就出现了这些能利用太阳光作为能源的原核生物,根据它们在光合作用中能否释放氧,可以把它们分为两个大类。第一类群原核生物在光合作用中不释放氧,光合细菌就属于这一类群。第二类群原核生物与绿色植物相似,在光合作用中能释放氧,蓝绿细菌     

基于三角褐指藻全基因组假基因的识别及相关生物信息学分析

假基因是与功能基因序列相似,但不能表达为功能蛋白质的DNA序列.识别和注释假基因是认识基因组的结构功能的关键.三角褐指藻属于海洋硅藻,富含不饱和脂肪酸,目前其全基因组信息已经解析.为了识别三角褐指藻基因组中的假基因,本研究采用生物信息学的方法构建了从三角褐指藻的基因组中寻找假基因的流程,得到1654条加工假基因、714条非加工假基因和4729条假基因片段.结果表明,尽管三角褐指藻属于低等光合生物,其基因组中存在较多假基因及假基因片段.     

深海秘境——奇异的深海生命

深海是地球上条件最为恶劣的栖息地——寒冷、漆黑、缺少氧气、压力超常．然而，这里也是地球上最大的生物聚集地。深海中众多构造奇特的生物向我们展示了深海世界的玄机和奥妙。     

绚丽多彩的海洋植物

在辽阔而富饶的海洋里,除了生活着形形色色的动物之外,还有种类繁多、千姿百态的海洋植物。海藻是海洋植物的主体,是人类的一大自然财富,目前可用作食品的海洋藻类有100多种。科学家们根据海藻的生活习性,把海藻分为浮游藻和底栖藻两大类型。     

水和氧气：自给自足

除了衣食住行，人的生活还有两个隐形条件必不可少：氧气和水。大多数人没有氧气只能生存两分钟，并且在氧气稀薄的环境中会出现疲劳和眩晕。在地球上，有江河湖海供应水，有空气提供氧。那么，在航天飞机和空间站上，宇航员是怎样解决氧和水的问题的呢？     

不需要阳光的深海动物

地球上的很多动物和植物,都是从阳光获得能量,它们离开了阳光就无法生存。可是,有不少深海动物在黑暗的世界里却悠闲自在,生活得很好。近几年,美国海洋科学研究所的生物     

叶绿体基因组

地球上所有生物的生存,从根本上说,都依赖于植物的光合作用.叶绿体就象一座工厂,利用大自然取之不尽的光能,无声无息地由二氧化碳和水合成淀粉等有机物,同时释放出动物所必需的氧气.当今,随着世界人口的不断增长、耕地的减少(工业等与农争地)及石油、煤炭等能源的逐渐枯竭,通过提高光合作用效率,谋求生物资源(biomass)的增产已迫在眉睫.基于对植物重要性的认识,国际上已有不少生物化学家转向植物分子生物学的研究,1981年起出版了专业性杂志Plant Molecular Biology,成立了国际植物分子学学会并于1985年10月在美国召开了第一届年会.植物分子生物学的快速发展是和基因工程等新技术的应用分不开的.以叶绿体来说,仅在短短的几年中,日本名古屋大学杉浦昌弘教授的实验室已宣称完成其60%基因组结构的分析.他们以及其他实验室从基因水平上来探讨叶绿体结构和功能的关系取得了一些新的发现.为增进光合能力及在农业上的应用提出了可行性的设想和尝试.     

早古生代海洋缺氧事件的地质记录与背景机制

早古生代大气氧气含量呈现阶段性上升趋势,在志留纪达到并维持在现代水平(21%),但此期间海洋发生多期次的缺氧事件.尽管这些缺氧事件在规模上无法与中生代的大洋缺氧事件相比,但作为地球系统变化中重要的一环,却对早期海洋生态系统的演化具有重要意义.海洋系统变化研究表明,缺氧事件在形成过程中主要受控于海洋水体循环、营养盐供应、地理地貌条件、气候与海平面变化等因素.不同于中生代的大洋缺氧事件,早古生代海洋生物泵效率增强时,同时还面临大气氧气含量上限变化的影响.衍生于现代缺氧沉积盆地和前寒武纪缺氧海洋模型的水体化学分层理念,对早古生代海洋缺氧事件同样适用.地质记录表明,早寒武世-晚志留世,海洋先后发生8次不同规模的缺氧事件,均可与全球识别的碳同位素漂移对比,并且常常伴随着不同规模的生物灭绝事件.因此,重建缺氧海水的分布范围及氧化还原结构,对研究早古生代海洋生态环境变化具有重要意义.同时,这些事件在纵向上表现出缺氧海底面积占比逐渐缩小的趋势,与同期大气氧气含量的长期爬升、二氧化碳含量的持续降低相吻合.海洋缺氧事件、生物灭绝事件及同期其他构造-气候变化等地质事件,共同构成早古生代地球系统变化的缩影,同...     

能使脊椎再生的海胆

地球上的生命来自海洋,海洋是地球生物最古老的摇篮。海洋生物的神奇,不仅体现在聪慧的海豚和灵秀的鲸等哺乳动物身上,连身处棘皮动物门的海胆,也具有不为人知的独门绝技——千万别以为走出海洋来到陆地的生物才既聪明又幸运,留在海洋的生物就像当初没有跳下树的猿一样,阻塞了自己的进化之路。存在这样想法的人实在是对浩瀚深邃的海洋知之甚少。了解了海胆的神奇再