藻类捕光天线系统:结构与功能的统一

藻类是光合自养的水生孢子植物,为了适应水下弱光的特殊生境,藻类捕光天线历经亿万年的进化,形成了特殊的结构与功能。从发现藻类捕光天线的存在到至今的70多年间,其结构解析技术的发展共经历了4个阶段:首先是利用生化及普通光谱技术研究结构组成(1950−1980年);其次是利用X-ray晶体学技术研究局部精细结构(1980年至今);再次是利用电镜技术研究完整的粗略结构(1980−2010年);最后是近10年来利用冷冻电镜技术研究完整的精细结构(2010年至今)。目前以蓝藻、红藻、绿藻和硅藻为主的藻类捕光天线复合体完整的精细结构均已被解析,仅2019年就有10余种精细结构被发现。藻类捕光天线系统结构生物学的研究,不仅搭建了对结构与功能统一认识的桥梁,而且为深入揭示藻类光合作用高效能量传递机制奠定了坚实的结构基础。将藻类捕光天线系统结构和功能统一起来,进一步研究对光环境的适应性成为未来的重点,并将为藻类捕光天线蛋白在光电器件领域的应用提供充分的科学依据。

金叶女贞遮阴复绿过程中光系统Ⅱ功能转变研究

金叶女贞的阳生金叶经遮阴后可以复绿。借助调制式与非调制式2种叶绿素荧光仪,探测了该生物学现象中叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)生理功能的转变过程。结果表明:遮阴处理前,阳生金叶Fv/Fm、F0均比阴生绿叶低;阳生金叶OJIP的P峰实际强度显著低于阴生绿叶,而OP双重标准化后阳生金叶J相的相对强度强于阴生绿叶。遮阴处理后,金叶逐渐变绿,荧光参数变化表明PSⅡ生理功能分两阶段恢复:2周前,F0增加,而Fv/Fm降低;2周后,F0减小,而Fv/Fm增加。经过2个月的遮阴处理,阳生金叶的F0、Fv/Fm以及OJIP均恢复到了阴生绿叶的水平。自然光照条件下,金叶女贞叶片上大部分PSⅡ单元受到光胁迫而失活,而剩余有活性的PSⅡ反应中心的受体侧的相对活性较低;遮阴处理后,阳生金叶的PSⅡ天线系统和反应中心的恢复速率并不同步,但最终能够恢复到阴生绿叶的水平。

叶绿素b缺失与植物的光合作用

文章介绍叶绿素b的结构性质、生物合成和功能以及叶绿素b缺失与植物光合作用的关系的研究进展。

高等植物光系统Ⅱ大量捕光天线与量子点之间的定向连接及共振能量传递

高等植物光系统Ⅱ大量捕光天线(light-harvesting complexes of photosystem Ⅱ,LHCⅡ)能与有机或无机材料连接,构建仿生的捕捉光能的新型材料。将量子点(quantum dot,QD)与LHCⅡ定向连接,构建共振能量传递体系,得到一系列不同摩尔比的QD-LHCⅡ杂合复合物(QD与LHCⅡ的摩尔比分别为1∶64、1∶32、1∶16、1∶12、1∶8、1∶4、1∶2.7、1∶2和1∶1.6)。光谱结果显示,随着摩尔比的增大,越来越多QD的激发能传递给LHCⅡ,并在1∶2.7时达到饱和。而无组氨酸标签的天然LHCⅡ与QD共孵育后,LHCⅡ和QD的荧光发射并没有显著变化。以上结果说明,本研究实现了定向连接后QD到LHCⅡ的显著共振能量传递,而定向连接对于这种共振能量传递是必要条件。

水体系中含卟啉基团的两亲高分子的自组装行为和性质的研究

在文中合成了两种不同的卟啉单体5-(4-acryloyloxyphenyl)-10,15,20-tris(4-carboxylphenyl)porphyrinate zinc(II)(ZnAOTCPP)和5-(4-acrylo-yloxyphenyl)-10,15,20-tris(4-methoxycarboxylphenyl)porphyrinate zinc(II)(ZnMeAOTCPP),它们分别与丙烯酰胺(Acrylamide,AM)聚合得到含有卟啉基团的两亲高分子.与对应的单体相比,含有三羧酸卟啉基团的高分子在水中形成了一个新的紫外吸收峰和一个新的荧光发射峰,而含有三羧酸甲酯卟啉基团的高分子除此之外在更长波的方向上还另外出现了一个新的紫外吸收峰和一个新的荧光发射峰.随着高分子水溶液浓度的提高,高分子中卟啉基团的光谱性质的变化趋势显示高分子在水中的自组装行为可以分为分子间缔合和分子内缔合的两种情况.此外,实验结果显示含有三羧酸甲酯卟啉基团的高分子相对于含有三羧酸卟啉基团的高分子更加有利于卟啉缔合物的形成.