光合放氧复合物结构及其放氧机理的研究

光合水氧化是地球上最重要的生化过程之一。光合放氧生物包括光系统Ⅰ (PSⅠ )和光系统Ⅱ(PSⅡ )两种类型反应中心 ,光系统Ⅱ反应中心能以水作为电子给体 ,利用光能氧化水产生质子和氧气。对于水如何被氧化这个难题前人已做了大量的工作 ,但到目前为止放氧复合物 (OEC)的结构及水氧化的机理仍不清楚。本文结合当前研究结果 ,就光合放氧复合物的结构及光合放氧机理进行了综述 ,希望能有助于推进这方面的工作。

植物暗适应叶的放氧动力学(Ⅰ)——光声放氧动力学

用光声光谱仪检测结果表明 ,暗适应叶在光诱导期间出现非常复杂的光声瞬态放氧 ,产生了一种称为氧峰(oxygengush)的现象 .该文利用自制的光声仪对暗适应菠菜叶在光诱导期间出现的光声瞬态放氧与暗适应时间关系 ,远红光、饱和光预处理以及高浓度CO2 对光声瞬态放氧的影响 ,光声热信号与光声放氧信号之间的关系作了初步研究 .

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Mn_(4)CaO_(5)-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Mn_(4)CaO_(4)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。

沉水植物伊乐藻光合放氧对水体氮转化的影响

实验室内利用聚乙烯容器于光照培养箱内开展开放和封闭实验,研究沉水植物伊乐藻(Elodea nuttallii)光合放氧对水体氮转化的影响及其对水体氮的净化效果和机理。结果表明,伊乐藻光合放氧使水体DO和pH值升高,促进了开放系统氨氮的挥发,同时水体较低的氨氮含量及较高的pH值抑制了氨氮向硝氮的转化。封闭系统通过阻止氨氮的挥发降低了总氮的去除作用,但并不影响氨氮向硝氮的转化。另外,高的DO和pH环境不利于反硝化细菌的存活,使反硝化作用比较微弱或不存在。

氯化铈对螺旋藻光合放氧、色素和蛋白质形成的影响

报道了ＣｅＣｌ３能促进螺旋藻的放氧活性以及叶绿素和蛋白质的形成，而且其促进作用与ＮａＨＣＯ３的浓度有关。当螺旋藻生长在低ＮａＨＣＯ３培养液中，ＣｅＣｌ，对螺旋藻的促进作用比在高ＮａＨＣＯ，条件下更加明显。ＣｅＣｌ３培养的螺旋藻其吸收光谱和低温（７７Ｋ）荧光发射光诣与对照有显著的差别，其藻蓝蛋白６２０ｎｍ的吸收峰高于对照，长波段的吸收峰从６７６ｎｍ转移至６８０ｎｍ，光系统１（ＰＳＩ）和光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）的荧光发射比值（７３０ｎｍ／６８５～６９５ｎｍ）比对照高，而且藻体结构也发生了变化。

广州白云山主要林分的生产力及吸碳放氧研究

对广州白云山风景区主要林分类型的生产力及吸碳放氧功能进行了初步研究.各主要林分总生物量、总吸碳量和总释氧量大小顺序为木荷石栎混交林>木荷林>中华锥林>大叶相思林>马尾松林>马占相思林>黧蒴林>降真香林>尖叶杜英林>加勒比松林.各林分生产力、年均吸碳量和年均释氧量大小顺序均为马占相思林>黧蒴林>大叶相思林>木荷石栎混交林>木荷林>尖叶杜英林>中华锥林>降真香林>加勒比松林>马尾松林.表明速生阔叶林的吸碳放氧能力比针叶林强;处于速生期的阔叶树人工林的吸碳放氧能力比天然次生近熟林强.

温度变化对藻类光合电子传递与光合放氧关系的影响

由于直接测定藻类的光合速率耗时且不方便,研究者们常通过测定藻类光合电子传递速率的方式来间接反映其光合速率,理论上,以氧气产生来度量的总光合速率(PGross)与电子传递速率(ETR)之间应该存在很好的线性关系。然而,由于温度的变化会影响藻类的光呼吸等耗氧的生理过程从而影响光合作用中的氧气释放,因此温度可能会对PG ross与ETR之间的线性关系产生影响。研究了温度变化对蛋白核小球藻(Cholorella pyrenoidosa)、菱形藻(Nitzschia sp.)和水生集胞藻(Synechocystis aquetilis Sauv.)的总光合放氧速率(PGross)与电子传递速率(ETR)之间比率的影响,结果表明PGross/ETR随温度的升高而降低,低温条件下PGross/ETR比值较高,说明在相同的电子传递速率的情况下水的光裂解产生的氧有更多的可以释放出来;在高温条件下PGross/ETR比值相对较低,说明高温条件下可能有相对更多的水光裂解产生的氧被用于耗氧的生理过程而没有释放出来。研究表明当温度发生变化时,光合放氧与电子传递之间并不呈线性关系,这说明将ETR作为实际光合生产的评价指标时要谨慎,不能不加分析地直接应用。

综合生物塘中的水生生物和藻类光合放氧研究

一种污水净化和资源化的中试综合生物塘系统运转了３年．调查了其中的细菌、藻类和浮游动物．塘系统对污水中的诱变活性和病原指示生物（细菌、病毒）的去除率明显（＞９０％）．提出了一种根据藻类现存生物量估算藻类光合放氧的简捷方法．在藻菌单元的出水端设置水草小区带作生态修饰，可使出水中藻类含量下降４０％左右，出水水质得到明显改善．

光照强度和温度对营养生长的巨藻雌、雄配子体光合放氧的影响

利用氧电极法测定了光照强度和温度对巨藻(Macrocystis pyrifera)雌雄配子体光合放氧的影响.结果表明,巨藻配子体营养生长的最适光强为1 500～2 000 lx,最适温度为18～20℃.雌雄配子体最高放氧速率分别为1 699.4 nmol/(min·g)和1 497.3 nmol /(min·g).

闽江流域主要林分生产力的空间分布格局及其吸碳放氧量的研究

通过对闽江流域主要林分的生产力及其吸碳放氧能力大小的研究表明:在所研究的10个纯林林分中,23年生的马尾松林的生产力、吸碳放氧量均高于其他林分,是5年生光皮桦林分生产力、吸碳放氧总量的9.33倍,年均吸碳放氧量的2.03倍;而混交林林分的生产力及吸碳放氧量均比其纯林林分的高,这对于混交林营造、混交林的开发利用、经营管理及如何最大限度的发挥森林的生态效益、经济效益和社会效益具有重要的意义。

不同光质对钝顶螺旋藻生长和放氧放氢活性的影响

红光下培养的螺旋藻生长快,于物质积累多,叶绿素含量和藻胆蛋白含量较高;绿光下培养的藻蛋白质含量及放氢活性高;蓝光下培养的藻的放氧活性最高。

杂种杨无性系的光系统Ⅱ放氧活性、光合色素及叶绿体超微结构对光胁迫的响应

用氧电极仪、红外CO2 气体分析仪及叶绿素荧光仪,结合透射电镜技术对几个杂种杨无性系在光胁迫下的光系统Ⅱ活性、光合色素及叶绿体超微结构进行了测定。随着预处理光强的增加,各无性系叶片的净光合速率和光系统Ⅱ放氧活性明显下降。二倍体无性系B1 1的光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)及实际光化学效率[(Fm′ -F)/Fm′]高于两个三倍体无性系B346和B342。强光下三倍体无性系B346的非光化学淬灭远高于B342和二倍体无性系B1 1。叶绿素含量和光合速率没有明显的线性关系,叶绿素a/b含量在自然光胁迫下存在季节变化,受强光胁迫 2个三倍体无性系的叶绿素a/b增大。预处理光强PFD超过 30 0 0 μmolphotons·m-2 ·s-1 ,各无性系的基粒类囊体片层结构遭到破坏,但二倍体无性系的类囊体片层结构受破坏程度较三倍体无性系轻。叶绿体蛋白合成抑制剂(硫酸链霉素,SM)

酸度和铝对栅藻生长及光合放氧的影响

本文研究pH和铝对栅藻生长和光合放氧的影响。pH及铝均能抑制栅藻的生长。当pH5.0时,栅藻生长受到50％的抑制;pH3.0时,几乎不能生长。pH4.0时,30ppm的铝抑制藻生长的50％。pH在4.0～7.0范围内对栅藻光合放氧无影响;30ppm以下的铝短时间内对光合放氧也无明显影响。

植物光系统II放氧复合体外周蛋白结构和功能的研究进展

光合放氧是植物光系统II(PSII)的重要功能之一。PSII的放氧反应主要是由PSII氧化侧的 4个锰原子组成的锰簇催化的。在类囊体膜的囊腔侧还结合有若干个外周蛋白 ,对放氧反应起着重要作用。

四色光质对钝顶螺旋藻生长合成和光合放氧的影响

目的探究四色混合光质对螺旋藻生长的影响,为受控生态生保系统中微藻生物部件优化培养提供参考。方法以红光为对照,在六种不同配比的红(R)、蓝(B)、绿(G)、黄(Y)四色LED混合光质处理下进行钝顶螺旋藻培养,对其形态、干重、蛋白质含量、光合色素组成和放氧效率等指标进行测量与综合分析。结果所有四色光质处理下的藻丝体长度均短于红光处理,而叶绿素a、类胡萝卜素和藻蓝素含量都高于红光处理; 7R2B0. 5G0. 5Y处理下螺旋藻的干重、蛋白质含量和放氧效率分别达到1. 45 g/L、53. 83%和78. 9 mg/(L·kW·h),较对照分别提高7. 69%、9. 33%和19. 09%。结论四色光质可以在获得较高螺旋藻产量和蛋白质含量的同时实现更高的放氧效率。

关于减缓化学氧自救器的放氧速度延长有效使用时间的方法探讨

化学氧自救器普遍存在着使用初期、后期放氧速度慢,中期放氧速度过快,生成的氧气量过剩,大量通过排气阀被排空的问题,由此造成某些不良后果。通过检验实践经验的不断探索,提出了在生氧剂中加入适量CO2吸收剂方法,设置双气囊方法和新式超前排气法解决上述问题。

稀土La^（3＋）和维生素C对黄瓜PSⅡ颗粒放氧活性机理影响的初探

用１０μｇ／ｇＬａ￣（３＋）、１．０％Ｖｃ、１０μｇ／ｇＬａ￣（３＋）＋１·０％Ｖｃ、蒸馏水四种处理，喷施正处在衰老过程中的黄瓜叶片，一周后提取ＰＳⅡ颗粒，通过ＳＤＳ－ＰＡＧＥ、薄层扫描和Ｃｌａｒｋ测氧等测试技术，发现处理与对照的ＰＳⅡ颗粒在与放氧活性密切相关的３３、２３、１７ｋＤ三肽的相对总含量上有变化，１０μｇ／ｇＬａ￣（３＋）处理比对照减少２８．９％，而１．０％Ｖｃ和１０μｇ／ｇＬａ￣（３＋）＋１．０％Ｖｃ处理的与对照接近。前者的放氧活性降低３７．３％，后者的放氧活性增加６２．４％，是对照的１．６倍，共同处理的结果与对照相近。可见，在光合放氧中，１．０％Ｖｃ与１０μｇ／ｇＬａ￣（３＋）拮抗。而且，３３、２３、１７ｋＤ三肽总量的相对减少与放氧活性的高低呈正相关。

盐生植物大米草PSⅡ颗粒的放氧活性及多肽组分

以盐生的大米草（Ｓｐａｒｔｉｎａａｎｇｌｉｃａ）为实验材料，ＢＢＹ法制备ＰＳⅡ颗粒，氧电极法测定其放氧活性，并通过ＳＤＳ－ＰＡＧＥ及盐洗等手段对其多肽组分及特性进行了探索．结果显示①大米草尽管生长在盐生的环境中，但其ＰＳⅡ放氧活性（９９．９２μｍｏｌＯ２／ｍｇＣｈｌ·ｈ）和菠菜接近，但比分类地位较接近的小麦要高出１倍．②外加ＣａＣｌ２后，大米草ＰＳⅡ放氧活性由原来的９９．９２μｍｏｌＯ２／ｍｇＣｈｌ·ｈ增加到１１４．２０μｍｏｌＯ２／ｍｇＣｈｌ·ｈ，表明Ｃａ２＋的数量和分布与放氧过程密切相关．③多肽组分分析表明，大米草ＰＳⅡ由１３条多肽组成，比中生类型的植物增加了分子量为６７０００和５００００的２两条多肽．④盐洗后，放氧活性降低，回加ＣａＣｌ２，放氧活性得到一定程度的恢复．多肽组分分析显示盐洗后，分子量为２４０００，１８０００及其它４条小分子多肽有不同程度丧失．这表明盐生大米草与放氧有联系的多肽和菠菜。

LED红蓝光对钝顶螺旋藻生长及光合放氧的影响

目的探究LED红蓝混合光质对螺旋藻生长和光合放氧能力的影响,为我国受控生态生保系统中微藻生物部件优化培养方法的建立提供理论与技术支持。方法在6种不同配比的LED红蓝混合光质处理下进行钝顶螺旋藻培养,对其形态建成、生长速率、光合色素组成、放氧能力等指标进行测量与综合分析。结果与单独红光相比,低剂量蓝光的混合光质可以诱导藻丝体长度缩短和螺旋收紧度减小,提高叶绿素a、藻蓝素和类胡萝卜素含量,促进螺旋藻生长和干物质积累,提高其光合放氧能力。结论8R2B是促进螺旋藻生长和放氧的高效光质。

低温对两种单胞藻光合放氧和呼吸耗氧速率的影响

采用改良后的黑白瓶法测定了蛋白核小球藻和裸甲藻在低温下的光合放氧和呼吸耗氧速率。研究结果表明,低温条件下蛋白核小球藻和裸甲藻仍具有一定的光合放氧能力。在光照度为2100lx,温度为-1℃时,蛋白核小球藻和裸甲藻叶绿素a光合放氧速率分别为(30.78±2.18)μmol/(mg·h)和(11.92±0.97)μmol/(mg·h);呼吸耗氧速率分别为(2.30±1.49)μmol/(mg·h)和(2.34±0.85)μmol/(mg·h)。在-1～4℃,2种单胞藻的净光合放氧速率和呼吸耗氧速率随温度变化的曲线基本相似,均随温度升高呈指数增长,但其增长幅度随种类不同而有较大差异。