离子强度、温度及表面活性剂Triton X-100对紫膜质子泵效率的影响

用毫秒级闪光动力学光谱仪研究了离子强度、温度及表面活性剂Triton X-100对紫膜质子泵效率的影响。结果表明:紫膜溶液中适量离子的加入可使其质子泵效率(H^+/M_(412))显著提高(纯水中,H^+/M_(412)—0.56,而在150mM KCl中可达—1.3),高价离子的影响显然远大于低价离子;在5℃—50℃的较大温度范围内,紫膜的质子泵效率变化不大,但当温度升至60℃以上时,紫膜的质子泵效率迅速下降直至为零;非离子表面活性剂Triton X-100的加入对紫膜的质子泵效率影响不大,仅随Triton量的增加而略微下降。以上实验现象,直接或间接地说明了离子在紫膜质子泵功能中的重要作用。就此对离子及脂在紫膜质子泵中的作用机制进行了进一步的探讨。

Triton X-100对细菌视紫红质中间产物M_(412)的效应

本文研究用非离子表面活性剂Triton X-100处理后的细菌视紫红质（BR Bacteriorhodo-psin）光循环中间产物M412动力学过程的变化.实验结果表明,用不同浓度的Triton处理pH=6.5的BR体系时,其中间产物M412.快衰减成分的半衰期(τ1/2f)在Triton浓度为0.05%（w/w）附近突然变慢,随着Triton浓度的加大,τ1/2f又逐渐加快;慢衰减部分的半衰期(τ1/2s)则随Tri-ton浓度的增加逐渐变慢.BR的生色团峰发生蓝移.说明不同浓度的Triton在水溶液中聚集状态不同,可不同程度地破坏膜脂的液晶态结构,从而导致镶嵌在其中的BR发生构象的变化,使转运质子的氢键通道受到不同程度的影响,故质子泵转运通道发生改变、致使M412的衰减速率改变.

两种状态细菌视紫红质光循环中间产物与pH的关系

本文主要用微机控制的毫秒级闪光动力学光谱仪研究含三体细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,简称BR)的紫膜碎片和含单体BR的DMPC(dimyristoyl-Phosphatidyl-choline)脂质囊泡在不同pH条件下光循环中间产物M_(412)和O_(640)的变化,研究结果表明:BR单体与其三体状态相比,BR单体的光循环中间产物M_(412)的产量受介质pH变化的影响较大,其慢衰减成份的衰减比三体BR慢3—10倍.说明单体BR的结构状态较易受PH影响,单体BR光循环中间产物O_(640)随pH变化的趋势与三体BR的有很大区别,可能是由于不同状态的BR受pH的影响,但其具有不同的构型,导致光循环途径的变化.

紫膜在含水凝胶中的定向和状态

用几种光谱学方法研究了紫膜凝胶的定向度、生色团视黄醛的状态以及其光循环中间产物M的动力学过程。结果表明:用通常采用的制备方法所得到的紫膜凝胶虽然能得到光电响应信号,但其定向度并不理想,生色团视黄醛的构象受到较大扰动,光循环中间产物M的产出及衰减也受到抑制,部分样品甚至由于其视黄醛的脱落而完全失去颜色,其质子泵功能也随之丧失。这说明虽然紫膜凝胶是目前研究紫膜质子泵机理(光电响应测量)和构造分子电子器件较好的和有希望的人工膜系统之一,但由于该系统对紫膜结构和功能的扰动仍然较大,紫膜的定向较难控制,所以,我们仍需在凝胶的形成体系及方法的改进上作大量工作。

细菌视紫红质的构象与介质pH依赖关系的荧光寿命研究

本文采用荧光探针的方法,通过测量与紫膜结合后的荧光探针ANS的荧光寿命随介质pH的变化,研究了介质pH对bR的构象的影响.结果表明:在pH4～11范围内ANS的荧光寿命呈U字形分布;其荧光寿命中含有快慢两种衰减成分;随着介质pH的变化;这两种成分的含量所占比例也有很大变化.说明介质pH能够引起蛋白构象的变化.

紫膜碎片的电二色性研究

悬浮在水中的嗜盐菌紫膜碎片,在外电场作用下产主定向排列.在20℃时,568nm的电二色性研究表明:外加电场为2kV/m时取向程度可达60%以上;大于5.5kV/m时,取向作用趋于饱和状态;饱和时简约电二色性为-0.437左右,视黄醛生色团的跃迁矩方向与电偶极矩方向形成60.9°夹角;紫膜的永久偶极短为9.2×10^(-24)C、M,剩余电极化率为3.0×10^(-27)m^2;紫膜的旋转扩散常数为0.53秒^(-1).曲线拟合分析表明,感应偶极对紫膜碎片的定向的贡献应予考虑.本文对紫膜碎片的定向机理进行了讨论.

紫膜BLM的光电位与非质子离子迁移

嵌入紫膜碎片的BLM系统在不同离子强度的介质中产生不同的光电位信号。本文通过在介质中加入离子载体或离子通道剂对紫膜的光电响应信号进行了系统的研究。结果表明:上述光电位信号的差异主要是由紫膜的非质子离子的迁移引起的。与紫膜的质子跨膜迁移相比,这种非质子离子迁移也是由光驱动的,随介质的离子强度的增强而显著增强,但它的迁移速率更快,且产生反向的光电位。用通常方法所获得的光电位信号主要是这两种迁移信号的迭加。三价阳离子(La^(3+))可使紫膜质子泵反向并能抑制质子的吸收,但它似乎并不参与紫膜的非质子离子迁移。

温度对脂质囊泡中单体菌紫质分子结构和光电响应的影响

本实验用人工双分子平板膜系统(BLM)测量了紫膜碎片和在DMPC脂质襄泡膜中的单体菌紫质分子的光电响应以及与温度的关系(处理温度17℃至31℃).温度对紫膜碎片的光电响应影响不大,但对单体菌紫质分子的光电响应有明显影响.用园二色(CD)方法相应地观察了温度对紫膜碎片和单体菌紫质分子在可见波长范围内的CD谱的影响 同样观察到温度对单体菌紫质分子的CD谱有明显影响.两者的影响很可能与脂质襄泡中DMPC的相变温度有关.

Mg^(2+)离子对紫膜表面电位效应的自旋探针—ESR研究

本文根据带正电荷自旋探针CAT_(12)在紫膜结合相和水相的分布,利用自旋探针顺磁共振(ESR)技术测定了Mg^(2+)对紫膜表面电位的影响,我们的结果表明紫膜具有σ为3.02×10^(-4)Ch-arges/(?)~2的表面电荷密度.据此σ用Gouy-Chapman理论计算得到Mg^(2+)离子浓度与表面电位((?)_i)的关系与实验结果极为一致,这表明离子通过表面电位的变化引起紫膜的表面pH值的改变从而影响紫膜的结构与功能,Mg^(2+)对紫膜表面电位的影响明显地比K^+要大,说明镁离子可能在紫膜的结构与功能中有更为重要的作用.