F_1F_0-ATP酶的超分子结构和功能的研究

通过X衍射晶体学法、荧光标记显微镜法、负染色体电子显微镜与单克隆抗体技术等对F1F0 ATP酶结构和功能的研究发现,在大肠杆菌、叶绿体和牛心线粒体中,F1F0 ATP酶复合体分别由8、9和16种不同的亚基组成.所有F1F0 ATP酶都有类似的结构,球状的F1和F0是由一个中心转轴和一个外围柄连接在一起.其中,中心转轴由γ和ε亚基组成,外围柄由b2(Ⅰ,Ⅱ)和δ亚基组成.在酶的催化过程中,α3β3亚基通过γ亚基与膜上的c亚基环相互作用,驱动ATP合成酶的中心转轴旋转.F1F0 ATP酶利用电化学质子梯度的能量,催化ADP(腺苷二磷酸)和Pi(无机磷酸盐)形成ATP(腺苷三磷酸).

弱化F_1F_0-ATP酶植物乳杆菌的突变分析及其作为益生添加物在四川泡菜中的应用探索

从退化的植物乳杆菌中筛选到弱化F1F0-ATP酶突变株LPS08、LPS21和LPS24。在LPS08的F1F0-ATP酶β亚基中,Phe-91、Ser-380和Leu-436分别被Leu、Pro和Pro替换,导致F1F0-ATP酶的活性降低了5.61%;LPS21中,Leu-268突变改变了β亚基的构像,导致F1F0-ATP酶活性降低43.44%;LPS24中Asn-205、Ser-380和Pro-419分别被Ser、Leu和Leu所取代,降低F1F0-ATP酶活性19.46%。LPS08、LPS21和LPS24分别接入初始p H6.5的MRS液体培养基中37℃培养72 h后,p H值分别为3.73、3.82和4.25,酸度(乳酸计)分别为2.0、1.56和0.95 g/100m L。按106CFU/m L盐卤量分别将3株突变株接入p H4.6的无菌泡菜中,30°C孵育7 d后,仅有LPS21的泡菜盐卤p H维持在4.2以上,满足四川泡菜对酸味口感的要求。同时,盐卤中LPS21菌体的含量(7.27 log CFU/m L)满足国际上益生菌食品中关于活菌量的要求。因此,弱化F1F0-ATP酶LPS21突变株作为益生添加物添加到泡菜中生产益生菌泡菜时,能够从根本上解决益生菌泡菜在常温下贮存、运输和销售过程中的后酸化问题。

光驱动F_oF_1-ATP合酶复合物顺时针旋转的观察

将含有10个组氨酸的嗜热菌F1b亚基通过杂交引入光合细菌载色体(Chromatophores)复合物的FoF1-ATP合酶中.对该杂交复合物的生化性质研究表明,其具有较好的质子转运能力,杂交的FoF1-ATP合酶能够有效地催化载色体的光合磷酸化,其F1b亚基的10个组氨酸可与Maleimido-C3-NTA连接后再与FITC标记的肌动蛋白微丝连接.光照后在荧光显微镜下观察到,与该杂交复合物b亚基连接的荧光微丝顺时针方向旋转,即质子动力势(pmf)引起的FoF1-ATP合酶F1b亚基(或a3b3六聚体)上荧光微丝的顺时针方向旋转.初步建立了FoF1-ATP合酶在pmf推动下F1b亚基(或a3b3六聚体)旋转的研究体系.

酿酒酵母ATP合酶δ亚基融合蛋白的构建、表达及生物学功能分析

利用分子克隆手段构建了酿酒酵母ATP合酶δ亚基和流感病毒血凝素(haemagglutinin,HA)标签融合蛋白的表达质粒。该融合蛋白在酿酒酵母细胞中能够正常表达,而且能够互补编码δ亚基的ATP16基因缺失株在利用非发酵性碳源方面的表型缺陷,表明该融合蛋白具有野生型δ亚基的功能。同时,构建了在大肠杆菌细胞中表达该δ亚基的ScAtp16p-His6融合蛋白,并用纯化的融合蛋白在家兔中制备了其多抗血清。结果表明此多抗可以很好地与ScAtp16p-His6和HA-ScAtp16p两种融合蛋白特异性结合。这些研究材料的获得为深入研究ATP合酶的解偶联机制和磷酸化调控机理奠定了基础。

超高压对单核细胞增生李斯特氏菌细胞膜损伤及其氧化磷酸化的影响

【目的】研究超高压作用对单核细胞增生李斯特氏菌(LM 54004)细胞膜、氧化磷酸化和F0F1-ATP酶的影响。【方法】用原子吸收法测定LM 54004经超高压作用后细胞内金属离子(K+、Mg2+)的泄漏;以亲脂性阳离子四苯基溴化膦([3H]-TPP+)作为放射性探针标记LM 54004细胞膜,测定经超高压作用后细胞膜电位的变化;用羧基荧光素琥珀酰亚胺酯(cFSE)为荧光探针测定经超高压作用后细胞内pH的变化;用比色法测定超高压对LM 54004 F0F1-ATP酶活性的影响。【结果】150—300 MPa作用10 min,随着压力的增大LM 54004菌落数显著降低,细胞内K+和Mg2+没有泄漏到细胞外,膜电势、跨膜H+浓度梯度和质子动力势大小基本保持不变,F1F0-ATP酶活性降低显著;300 MPa作用10 min,尽管LM 54004菌落数低于检测限,F0F1-ATP酶活性降到0,但细胞膜完整无损,其质子动力势仍然达到最大值。【结论】超高压作用下LM 54004的灭活与F0F1-ATP酶活性的降低之间相关性较好。LM 54004的细胞膜上参与呼吸链有关的酶和电子载体较F0F1-ATP酶耐压,F0F1-ATP酶对超高压敏感,超高压作用下F0F1-ATP酶的失活是超高压灭活的重要原因。

线粒体超微结构及其调控机制的研究进展

线粒体超微结构是用电子显微镜观察到的精细结构,其可以根据不同能量需求和生理环境变化而变化,对线粒体功能具有关键调节作用.线粒体嵴结构是一种重要的线粒体超微结构,对多种线粒体疾病产生影响.因此,研究线粒体超微结构的调节机制,理解线粒体超微结构功能,对研究线粒体疾病的发病机理及寻找相关疾病的治疗靶点具有重要指导意义.本文详细介绍了线粒体嵴结构的主要调节机制,重点关注线粒体超微结构组成成分、线粒体超微结构对线粒体功能的影响、线粒体超微结构与线粒体疾病关系方面的研究进展,以期为制定更有效的线粒体疾病治疗方案提供理论参考.

分子马达传感器对沙门氏菌快速检测方法的初步研究

利用F0F1-ATP合酶的旋转特性及对H+敏感的荧光物质F-DHPE作为指示剂来检测样本中有无目标物。通过生物素-亲和素系统将特异性invA核酸探针连接在F0F1-ATPase的ε亚基上构建生物传感器;将待测样品和阴性对照分别与生物传感器结合后,比较其催化ATP合成30min后的ATP产生量,依此对样品中的沙门氏菌DNA进行检测。结果表明,该方法对沙门氏菌DNA的检测时间为1h,检出限为10ng/mL。从食品样本分离得到的30株细菌,利用分子马达生物传感器的检测结果与PCR检测的结果一致。

氧化磷酸化中质子的转运机制介绍和讨论

氧化磷酸化过程中电子传递和磷酸化所伴随的质子(H+)跨线粒体内膜转运,是生物化学教学中的一个重点和难点。该文介绍参与H+跨膜(线粒体内膜或细菌质膜)转运的复合体Ⅰ(又称为NADH-Q还原酶或NADH脱氢酶)、复合体Ⅲ(又称为细胞色素还原酶或细胞色素bc1复合体)、复合体Ⅳ(又称为细胞色素氧化酶或细胞色素c氧化酶)和复合体Ⅴ(又称为F1F0-ATP合酶)跨膜转运H+的机制。