假根羽藻(Bryopsis corticulans)中一种管藻黄素-叶绿素a/b蛋白复合体

经过连续两步的液相色谱层析分离过程, 从假根羽藻(Bryopsis corticulans)类囊体膜直接分离出来一种捕光蛋白复合体(LHCP). 该捕光蛋白复合体的三聚体经蔗糖密度梯度超速离心分离获得. SDS-PAGE电泳分析结果显示, 这个捕光蛋白复合体至少由5种蛋白质组成, 其中分子量约为31 kD的蛋白质此前尚未在高等植物的主要捕光蛋白复合体(LHCⅡ)中发现. 分离获得的假根羽藻捕光蛋白复合体除了含有叶绿素(Chl) a, Chl b, 新黄素和紫黄素外, 还含有一种特殊的类胡萝卜素─管藻黄素. 假根羽藻管藻黄素-叶绿素a/b捕光蛋白复合体中存在的管藻黄素的作用是加强该色素蛋白复合体对蓝绿区域(530 nm)光的吸收, 假根羽藻LHCP具有与高等植物中的黄体素-叶绿素蛋白复合体相似的吸收谱和荧光发射谱. 管藻黄素和Chl b向Chl a的高效传能说明捕光色素分子高度有序地结合于假根羽藻的捕光蛋白复合体上. 管藻黄素-叶绿素a/b蛋白质使有机体得以增强其吸收在深海或潮下带海域分布较多的蓝绿光.     

藻类天线系统的结构与功能研究进展

藻类在植物进化序列中处于低等的光合细菌和高等植物之间.藻类和高等植物光合器相似,它们都有光系统Ⅱ和光系统Ⅰ两个光合反应中心,因而它们具有相似的光合作用功能,因此藻类光合作用的研究具有一般的意义;另一方面,高等植物的捕光天线是类囊体膜内的叶绿素,而藻类的捕光天线色素主要集中于紧连在类囊体膜外的藻胆体内.藻胆体是由多种藻胆蛋白组成的超分子复合物,含有数百个开链四吡咯色团,分子量高达几百万道尔顿.藻胆体的核心部分是变藻蓝蛋白,由核心向外放射状排列六根由藻红和藻蓝蛋白构成的天线杆,藻胆体的结构如图1所示.各种藻胆蛋白的巧妙搭配使得藻胆体内具有非常高能量传递效率(90%以上).因而,研究藻类天线系统的结构与功能,弄清其中高效能量传递的分子机理,对人工利用太阳能和光能转换器件的开发有借鉴和指导意义,多年来,藻类天线系统的结构与功能研究一直是重要的研究课题之一.     

高等植物光系统Ⅰ-捕光天线Ⅰ(PSⅠ-LHCⅠ)超分子复合物的晶体结构和能量传递途径

光合作用光能的吸收、传递和转化是由位于光合膜上具有特定的分子排列和空间构象的色素蛋白复合物光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)所推动的.其中PSⅠ是一个具有极高效率的太阳能转化系统,其量子转化效率几乎为100%,但其高效吸能、传能和转能的结构基础尚不清楚.从高等植物碗豆的叶片提取了高纯度的光系统Ⅰ-捕光天线Ⅰ(PSⅠ-LHCⅠ)色素蛋白超分子复合物,并制备和解析了其2.8?的晶体结构[1].PSⅠ-LHCⅠ超分子复合物由16个蛋白亚基组成,总分子量约600 k D.本结构全面解析了高等植物PSⅠ-LHCⅠ的精细结构,揭示了PSⅠ-LHCⅠ的4个不同的捕光天线(Lhca1,Lhca2,Lhca3,Lhca4)在与PSⅠ核心复合物结合状态下的结构和它们的异同,以及它们之间的相互关系;揭示了LHCⅠ全新的色素网络系统,辨别了叶绿素a和b的不同位置,并阐明了4对红叶绿素(red Chls)和13个类胡萝卜素的结合位点和结构.根据所解析的结构,提出了由LHCⅠ向PSⅠ核心复合物能量传递的4条重要的可能途径.这些结果为揭示高等植物PSⅠ高效吸能、传能和转能的机理奠定了坚实的结构基础.本文将介绍所解析的高等植物PSⅠ-LHCⅠ的精细结构,并讨论PSⅠ-LHCⅠ能量传递机制.     

高等植物光系统复合物结构生物学研究进展

光合作用过程中，植物通过位于叶绿体中类囊体膜上的光系统II和光系统I及其他蛋白复合物将吸收的太阳能转化为化学能，并释放氧气。两个光系统均是由各自的核心复合物和外周捕光天线组成的多亚基膜蛋白色素复合体，并参与植物在不同光照环境的适应调节过程，了解这些复合物的结构有助于对光合作用分子机制的深入理解。文章系统总结了近期高等植物光系统II和光系统I及相关蛋白复合物的结构生物学研究进展。     

光系统Ⅱ天线组分CP24-LHCⅡ复合物的分离

光合作用中的光反应是由天线色素吸收并传递给反应中心的激发能所驱动的,光系统Ⅱ的天线系统具有高度复杂的结构,并随环境条件(SI/SII态转变、热协迫和冷协迫)而改变,它由核基因组cab基因族编码的叶绿素a/b结合蛋白组成,它们是主要的捕光色素复合物Ⅱ(LHCⅡ)和至少3种次要的亚复合物CP29,CP27和CP24.只有深入研究天线系统的组成和分子结构,才能阐述其生理性适应的分子机制.本文报道了光系统Ⅱ天线组分CP24-LHCⅡ正复合物的分离和鉴定.菠菜PSⅡ颗粒(2.0mg Chl/ml)经2%(W/V)Triton X-100增溶1h,于100000×g,离心1h,上清液用DEAE-Toyopearl 650STSK柱层析分离得两个含叶绿素的洗脱峰,     

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”…     

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     

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     

探究地球上最伟大的化学反应--光合作用研究中国有突破

关于植物进行光合作用的机理研究,几百年来一直是科学研究的一个重大课题。最近,我国科学家率先独立完成了这一课题的核心问题研究,《自然》杂志以封面和评论文章的形式发表了该研究成果破解菠菜捕光复合物II的晶体结构2004年3月18日,世界权威科学杂志《自然》发表了中国科学院     

绿硫细菌光合反应中心复合体的原子结构

绿硫细菌是一类厌氧光合细菌，能够利用光能以硫化物为电子供体进行非产氧光合作用。绿硫细菌的光反应系统由捕光天线绿小体、能量传递体FMO蛋白和反应中心三部分构成。文章主要介绍用冷冻电镜解析的绿硫细菌FMO蛋白-反应中心复合体的原子结构、基于结构推测的复合体内部的能量传递机制和它们对早期光反应中心进化的启示。     

OAM effects in relativistic laser plasma interactions

When a relativistic laser pulse of high photon density interacts with a specially tailored thin foil target,a strong torque is exerted on the resulting spiral-shaped foil plasma,or"light fan".Because of its structure,the latter can gain significant orbital angular momentum(OAM),and the opposite OAM is imparted to the reflected light,creating a twisted relativistic light pulse.Using such a relativistic LaguerreGaussian(LG)laser interaction with a solid foil,we can get intense high order vortex harmonics.Besides that,proton acceleration using LG laser and hollow screw-like drill in plasma using LG laser are studied.All interaction scenarios are demonstrated by particle-in-cell simulation as well as analytical modeling,and should be verifiable in the laboratory.As important characteristics,twisted relativistic light pulse has strong torque and ultra-high OAM density,which may lead to many more new effects.     

激光雷达在森林生态系统监测模拟中的应用现状与展望

激光雷达是一种新兴的主动遥感技术,能够在多重时空尺度上获取森林生态系统高分辨率的三维地形、植被结构参数.其对森林生态系统变化的精确、高效监测和模拟在认识这些变化如何影响陆地生态系统碳循环、全球气候变化,并促进生物多样性保护方面将发挥重要作用.本文拟对激光雷达技术的概念和发展应用简史作一介绍,通过分析其在数字地形产品生成、森林生态参数提取反演应用中的主流算法和优势,继而阐明其推广应用所面临的挑战,最后指出未来激光雷达技术在生态学应用中可能的研究热点.本文认为,构建集太空、天空、地面多源传感器于一体的数字生态系统是未来生态系统观测网络发展的必然趋势,而激光雷达技术能够在数字生态系统建设过程中搭建可靠的数据支撑体系,最终有助于决策部门调控、优化人与环境关系,实现二者和谐共存.     

高分子铱配合物磷光材料的制备技术进展

电致磷光材料因其优异的发光性能, 引起了人们广泛关注. 铱配合物是研究最多的电致磷光材料, 高分子化的铱配合物由于加工方便、成膜性好等优点成为最近研究的重点. 本文从合成的角度出发, 介绍了含配位基团的高分子配体和含铱的二氯桥小分子铱配合物作用、小分子铱配合物烯类单体的自聚及与其他单体的共聚、开环易位聚合、接枝、溶胶凝胶法等制备高分子化铱配合物的方法, 并概述了这些制备方法对器件发光性能的影响.     

试论现代科技生产力

人类进入21世纪，科技进步日新月异，综合国力竞争日趋激烈，世界多极化和科技全球化日趋发展，科学技术作为生产力结构中的潜在因素，已渗透到生产力的三要素中，对社会生产力和经济发展正发挥着重大作用。     

Accuracies of Global Land Cover Maps Checked against Fluxnet Sites

Global land cover data products are key sources of information in understanding the complex interactions between human activities and global change. They play a critical role in improving performances of ecosystem, hydrological and atmospheric models. Three freely available global land cover products developed in the United States are popularly used by the scientific community. These include two global maps developed separately by the United States Geological Survey （USGS） and the University of Maryland （UMD） with NOAA Advanced Very High Resolution Radiometer （ AVHRR ） data, and one developed by Boston University with the EOS Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （ MODIS） data. They are compared with known land cover types at 250 available Fluxnet sites around the world. The overall accuracies are 37%, 36% and 42%, respectively for the USGS, UMD and Boston global land cover maps, Some future global land cover mapping strategies are suggested.     

基于磁小珠-DNA-碳纳米管三明治组装体的光散射信号检测丙型肝炎病毒基因序列

基于碳纳米管光散射和磁小珠易分离特性, 以丙型肝炎病毒的一段相关基因序列为实例, 通过检测磁小珠-DNA-碳纳米管组装形成的三明治结构产生的光散射信号建立了一种简便、快速、灵敏、免标记检测病毒基因序列的方法. 由于单链DNA能通过π-π共轭缠绕在多壁碳纳米管表面, 而双链不能, 因而将丙肝病毒的一段相关DNA探针通过共价偶联修饰的磁小珠就能与多壁碳纳米管结合形成三明治结构, 而当有靶物DNA存在时, 因修饰在表面的DNA探针与靶物DNA进行特异性杂交阻碍三明治结构的形成. 测定通过磁性分离三明治结构后上清液的光散射信号, 发现在295 nm处的光散射强度与1.0×10^-6~4.0×10^-8 mol/L靶物DNA呈现良好的线性关系, 检测限(3σ)为40 nmol/L (n=10).     

砖混轻钢加层结构的非线形时程分析

轻型钢结构加层的优越性使其应用前景越来越广泛,然而由于鞭鞘效应,轻型钢结构自身的层间位移不能满足设计要求。目前,应用摩擦阻尼器对轻钢加层结构进行减震是经济有效的抗震措施。文中以常遇地震下的位移为控制目标,运用ANSYS通用有限元程序,采用非线性时程分析方法对安装有摩擦耗能支撑的轻钢加层结构进行内力和位移的计算。并根据摩擦阻尼器阻尼比的不同取值,建立计算模型,经过计算表明:安装有摩擦耗能支撑的轻型钢结构本身消耗了大部分的地震能量,减轻了主体结构的震害;轻钢加层结构的层间位移可以满足预期目标。     

岩石风化碳汇研究的最新进展和展望

自气候变化的岩石风化控制学说提出至今,学界普遍认为,是硅酸盐的化学风化碳汇作用在控制着长时间尺度的气候变化,而在短时间尺度上硅酸盐风化碳汇与碳酸盐风化碳汇也是旗鼓相当的.然而,最新的研究发现,碳酸盐溶解的快速动力学和硅酸盐岩流域中微量碳酸盐矿物的风化在控制该流域溶解无机碳(DIC)浓度和碳汇上的重要性,使得碳酸盐风化碳汇占整个岩石风化碳汇的94%,而硅酸盐风化仅占6%左右.另一方面,水生光合生物对DIC的利用及其形成的有机质(内源有机碳)的埋藏,使得碳酸盐风化碳汇在任何时间尺度气候变化的控制上可能都是重要的.此外,岩石风化碳汇研究的另一重要进展是发现了碳汇随全球变暖和土地利用变化显著增加,即形成了气候变化的负反馈机制.未来应通过岩石风化碳捕获和储存过程及其控制机理的进一步研究,揭示岩石风化碳汇过程及其气候和土地利用调控潜力,以服务于各国应对气候变化的国家政策制定.重点研究:①岩石风化碳汇过程及其物理、化学和生物控制机理;②硅酸盐岩流域中微量碳酸盐矿物的风化在控制流域DIC浓度及其碳汇上的重要性;③陆地水生光合生物利用DIC产生内源有机碳的效率;④气候变化和土地利用调控岩石风化碳汇的潜力.     

船舶驾驶专家系统(SNES)的设计考虑

船舶驾驶系统既包含数学模型,也包含知识模型。实时性和可靠性是系统最重要的技术指标。本文根据船舶驾驶过程的特点,论述了在船舶驾驶系统中应用专家系统技术的可行性和必要性,提出了船舶的驾驶专家系统的设想(SNES),并针对船的驾驶过程对专家系统的特殊性能要求,探讨了开发SNES的若干技术问题,其中包括对SNES的系统结构、知识表示和控制策略的设计考虑。     

国际地球参考框架(ITRF)的研究现状及展望*

国际地球参考框架(ITRF)是目前理论背景最完善、构建方法最全面、实现精度最高的全球参考框架,并为其 他全球和区域参考框架提供基准。本文在介绍ITRF 历史沿革的基础上,着重从ITRF 的多技术组合模型、框架基准 的定义与确定方法,以及空间大地测量技术站坐标时间序列的质量三个方面回顾了ITRF 的研究现状和存在的问题, 并对毫米级地球参考框架的建立进行了展望。