两种不同光谱类型的R-藻红蛋白的荧光性质研究

红藻中的R-藻红蛋白(R-PE)依照其吸收光谱可分为两种不同的光谱类型,即“双峰型”和“三峰型”。本文通过对不同pH条件下的R-PE的荧光光谱及荧光寿命的研究,发现“三峰型”R-PE的pH稳定范围较“双峰型”R-PE大。在R-PE浓度对荧光光谱的影响实验中,随着蛋白浓度的增加,荧光峰位置逐渐红移。荧光寿命逐渐增大,荧光强度先行增加而后减弱。用碘离子对其荧光进行猝灭,随着碘离子浓度的增大,荧光强度逐渐降低,荧光寿命逐渐缩短,并服从Stem-Volmer规则。     

纳米金粒子与R-藻红蛋白的相互作用

以NaBH4为还原剂, 采用化学还原法制备了纳米金溶胶, 发现以pH=7的金前驱液还原得到的纳米金粒子具有最强的紫外吸收(525 nm), 当以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂时, 此吸收紫移到510 nm. TEM观察金粒子大小为5~8 nm. PVP、聚乙烯醇(PVA)和吐温-80等能较好地稳定纳米金粒子, 而十二烷基苯磺酸钠、PEG-1000和OP乳化剂等则没有稳定作用. 以紫外-可见光谱(UV-Vis)、X光荧光光谱(XRF)、透射电子显微镜(TEM)等研究了纳米金粒子与R-藻红蛋白的相互作用, 发现R-藻红蛋白本身对纳米金粒子具有良好的稳定作用. 当R-藻红蛋白与纳米金粒子共存时, R-藻红蛋白所具有的538 nm吸收带强度有所增强, 并发生紫移, 同时578 nm的荧光强度也明显减弱, 这表明R-藻红蛋白与纳米金粒子的相互作用对R-藻红蛋白的空间结构产生了影响, 导致位于R-藻红蛋白外缘藻红素发色团(PEB)的微环境发生了改变. 凝胶柱层析及分光光度分析结果进一步证实了金纳米粒子与藻红蛋白存在明显的相互作用, 这种相互作用可能与藻红蛋白分子中所包含的氨基基团有关.     

藻胆蛋白的Langmuir-Blodgett膜——Ⅰ.R-藻红蛋白单分子膜及蛋白构象变化的研究

测定了R-藻红蛋白(R-PE)在气/液界面上的表面压-面积曲线(tt-A等温线),结果表明R-PE具有很好的成膜性能,且由n-A等温线求得的单分子占有面积与R-PE以盘状形态“平躺”于液面上时的分子占有面积相同。R-PELB膜的透射电子显微镜(TEM)图象和椭圆偏振关于R-PE单分子膜厚度的测定,说明R-PE分子在基片上的取向是其盘平面与基片表面平行。根据这些依据,提出了R-PE单分子膜的结构。将R-PE在气/液界面上形成的单分子膜在适当表面压下用LB技术转移到基片上,测得了蛋白累积单分子膜的吸收及荧光光谱,R-PE单分子膜的吸收和荧光光谱与其在水溶液中无显著差别。膜的CD光谱与R-PE水溶液的CD光谱比较说明,当R-PE成膜后其二级结构发生了变化,即蛋白的p-折叠片构象组分增加。     

坛紫菜中R-藻红蛋白的色谱纯化及性质研究

从坛紫菜(Porphyrahaitanensis)藻胆蛋白粗提液中分离纯化R 藻红蛋白(R phycoerythrin,R PE),经过两次不同柱长规格的自制羟基磷灰石柱层析和一次DEAE SepharoseFastFlow离子交换层析,获得了较高纯度的R PE(A565nm A280nm>5.3);测定了R PE的紫外可见吸收光谱和荧光光谱,R PE的吸收峰在565和498nm,在540nm有一吸收肩,荧光发射峰在573nm;用SDS PAGE测定组成R PE各亚基的相对分子质量,α β亚基约为18～20kDa,γ亚基约为35kDa;对R PE在不同的pH和温度环境协同影响下的荧光稳定性进行了研究,摸索了R PE的长期有效保存的方法并探讨了(NH4)2SO4的保护机理。     

藻胆蛋白的Langmuir-Blodgett膜——Ⅱ.R-藻红蛋白的光电化学性质研究

通过由R-藻红蛋白(R-PE)LB膜组成的光电池,研究了R-PE的电荷转移现象及光电化学行为.实验表明,由R-PE LB膜组成的光电池能产生光生电流,且当电解质溶液中存在电子给体和受体时光电流明显增大,说明R-PE光生电流的产生是由电荷转移引起的.进一步的对比实验说明,其光生电流是来源于蛋白所含发色团的光诱导电荷分离性质;光电流作用光谱也进一步证实了上述观点.当电解质溶液中存在或不存在电子给体时,光电流方向总是流向饱和甘汞电极(SCE),说明电子是从R-PE注入SnO_2光学透明电极(SnO_2 OTE)的导带;当电解质液中存在电子受体时,光电流方向总是流向SnO_2 OTE,说明这时电子是从SnO_2电极的导带注入R-PE分子.据此提出了R-PE光诱导电荷转移的机制.经测定由R-PE LB膜组成的光电池的光电转换量子效率Ф_(520MM)=3.4%,光生电势达400mV,且具有很好的光学稳定性,这说明R-PE是优良的生物光电转换功能材料.实验中,还测定了电解质溶液pH值,电子给体浓度,蛋白LB膜层数及光照时间对R-PE光电流的影响.     

B-藻红蛋白多层复合薄膜的静电组装及其光谱特性

B-藻红蛋白是一种理想的生物光电材料.利用静电组装技术制备了聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)与B-藻红蛋白组装的多层复合薄膜.对薄膜的可见吸收光谱和荧光光谱进行了分析,结果表明:与B-藻红蛋白在溶液中的光谱特征相比,B-藻红蛋白在薄膜上的最大吸收峰由545 nm红移至553 nm,并在573 nm处产生了延迟荧光现象,且薄膜的最大吸光度和光致发射强度均与组装层数呈线性递增关系.随着薄膜组装层数的增加,倒置荧光显微镜能很好地观察到B-藻红蛋白在薄膜上出现明显的聚集体.     

红藻条斑紫菜R-藻红蛋白中的能量传递过程

本文通过对条斑紫菜R-PE(藻红蛋白)及其α-β-γ亚基的吸收光谱和荧光光谱进行计算机解叠,研究了R-PE内发色团之间的能量传递过程,并对R-PE及亚基内的各发色团进行了“s”和“f”型的指认。发现在亚基中为“f”型的发色团在R-pE(αβ)₆γ中起着“s”型发色团的作用,且将能量传递给最后的“f”型发色团。荧光激发偏振光谱进一步证明了R-PE内的能量转移过程与计算机解叠的结果一致。     

过渡金属离子(Cu2+、Cd2+)对藻红蛋白单体的漂白机制

藻胆蛋白是一组同源捕光色素蛋白,由多肽链及相连的开链四吡咯环色团构成。多肽链对色团的调控形成不同藻胆蛋白的特征吸收及荧光光谱。这些色团是藻蓝胆素(吸收带590～670 nm)、藻红胆素(吸收带530～570 nm)和藻尿胆素(吸收带490～500nm)。藻尿胆素由于在共轭体系中含有较少的双键,所以与前二者比,在较短波长有吸收。它们总是与藻红胆素伴生,在藻胆蛋白中作为敏化基团存在。     

条斑紫菜中的藻胆蛋白的研究——Ⅱ.条斑紫菜的R-藻红蛋白的聚集-解聚现象

本文证明条斑紫菜(porphyra yezoensis)中的R-藻红蛋白主要以八聚体形式(αβ)_8存在;同时含有少量二聚体(αβ)_2。八聚体在氧气和可见光作用下发生解聚作用,得到二聚体。二聚体在蔗糖密度线性梯度中起速离心,得到R-藻红蛋白的单体。单体可重新聚集为二聚体。R-藻红蛋白的单体和二聚体之间的聚集-解聚的可逆变化可能与聚集体之间的氢键的变化有关。     

条斑紫菜R-藻红蛋白及其晶体学的初步研究

从条斑紫菜(Porphyra yezoensis)中提取的天然R-藻红蛋白,在pH为7.5的0.05mol/L磷酸钾缓冲液中分子量为230000(23000)D;吸收光谱最大峰位于565nm,498nm及肩峰540nm;荧光发射最大峰位于578nm,正在进行中的X射线单晶衍射研究表明它结晶于菱面体空间群R3,按六方格子指标的晶胞参数为:a=6=187.5(2.5)和c=60.0(3.0);测定了晶体和母液的密度分别是1.215g/cm~3和1.070g/cm~3;蛋白质占据晶体体积的51.5％;讨论了在菱面体格子中晶体学不对称单位内可能包含分子量不大于8×10~4D的(αβ)_2的二聚体,在六方晶胞中三个直径为108,高为60的圆柱体状的分子,按空间群的对称性堆积成晶体。