我国生物质能发展战略的几点意见

本文介绍了国内外生物质能发展的现状与趋势,概述了我国生物质能源近期和远期的潜力.指出研发高新技术是我国生物质能发展的关键.建议以扩大资源总量、提升能源转换的加工技术水平和能源利用效率等为重点.     

光系统Ⅱ核心天线CP47热稳定性的荧光动力学

采用激励光源为4MHz、514.5nm的分幅扫描单光子计数荧光装置对从菠菜中分离提纯的核心天线CP47的热稳定性进行研究,得到经20℃、42℃和48℃处理后的动力学三维荧光谱.它们在最大峰值处的时间常量及其chla分子发射荧光的效率分别为:20℃:2.849ns(43.60%),4.024ns(35.37%);42℃:2.107ns(51.11%),3.657ns(37.59%);48℃:3.801ns(36.69%),4.0149ns(34.68%).因此,在CP47中存在有2组处于不同聚合状态的chla分子,3个处理温度中较短的时间组分属于2组中处于同一种聚合状态色素分子之间chla→chla→chla基态的能量传递时间,较长的时间组分属于2组处于不同聚合状态色素分子之间chla→chla→chla基态的能量传递时间.CP47中,20℃～42℃之间的温度对蛋白质空间结构的影响较小,与蛋白质结合的2种结合状态的chla分子之间的空间位置改变也较少.而42℃～48℃之间的温度引起较大的蛋白质空间结构和与蛋白质结合的2种结合状态的chla分子之间的空间位置改变.     

捕光天线LHCⅡ的荧光光谱特性研究

采用稳态荧光光谱技术在低温83 K下用波长为436 nm和507 nm的连续光激发对LHCⅡ进行研究,得到两种波长光激发下LHCⅡ的荧光光谱,并采用高斯组分光谱解析的方法,分别解析出四个谱带,结合吸收光谱和发射光谱分析,认为各自其中两个反映了两种光谱特性：Chl a683.6680/681、Chl a694.0690.0和Chl a/b671.4670.0和Chl a683.8680/681,其余两个长波长组分可能是Chl a分子主发射峰的振动副带.另外还将两种波长光激发下得到的荧光光谱特性做了比较,436 nm光激发下LHCⅡ发出的荧光强度要高于507 nm光的激发,这是由于接收436 nm光的Chl a分子数目多于接收507 nm光的类胡萝卜素分子,且436 nm下Chl a的吸收率也大于507 nm下类胡萝卜素的.从峰值上看,436 nm较507 nm光激励下的荧光光谱峰值产生红移,表明在不同波长光激励下,色素分子之间的能量传递途径是不同的.     

不同植物叶绿体中电子转移和能量传递超快过程

采用相同的分离技术,从三七、水葫芦和菠菜植物叶子中提取叶绿体.利用吸收光谱和低温荧光光谱及皮秒荧光单光子计数技术对这3种叶绿体的光谱性质和光系统Ⅱ荧光寿命进行了研究.这3种叶绿体吸收光谱相似,暗示着不同的植物都能高效吸收不同波长的光子.采用三指数动力学模型对测定的光系统Ⅱ荧光衰减曲线拟合,水葫芦植物叶绿体光系统Ⅱ荧光衰减寿命分别是:138,521和1494ps;菠菜体系叶绿体荧光寿命分别是:197,465和1459 ps;三七叶绿体体系荧光寿命分别是:30,274和805ps;并且归属了荧光组分,慢速度荧光衰减由叶绿素堆积造成,中等速度荧光衰减源于PSⅡ反应中心重新结合电荷组分,快速度荧光衰减归属于PSⅡ反应中心组分.定义并且基于20ps模型计算了三七、水葫芦和菠菜叶绿体光系统Ⅱ反应中心激发能转能效率,分别是60%,87%和91%.实验结果支持20 ps时间常数模型.三七叶绿体光系统Ⅱ反应中心低转能效率,2个光系统之间激发能分配平衡状态差的结果,以及它的光系统Ⅰ激发能红移的现象都与该植物生长速度慢的现象相吻合,显示植物生长速度特性可体现在光合作用原初过程中,表明植物生长速度与它的荧光性质及荧光寿命相关性,生长慢的植物对吸收的光子能量利用效率较低,而生长快的植物,转能效率则较高.     

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.     

光系统ⅡChl分子能量传递超快光谱动力学

利用ICCD飞秒扫描成象和飞秒时间分辨光谱装置实验研究了高等植物捕光天线LHCⅡ三聚体和PSⅡ颗粒复合物的超快光谱动力学,经过吸收光谱和发射光谱分析,确定在LHCⅡ三聚体中至少存在7种Chl分子光谱特性,分别是Chlb658.7653/656、Chla665.2662.0、Chla/b671.1670/671、Chla677.1675.0、Chla682.9680/681、Chla689.1685.0和Chla695.6695.0.采用光强1013光子/cm2/脉冲激励浓度为30μg/mL的捕光天线LHCⅡ三聚体,在650nm到705nm谱段逐点探测分析处理,产生了2组短寿命组分210fs、520fs和5.2ps、36.7ps及2个长寿命组分1.8ns、2ns.最快的3个寿命210fs、520fs和5.2ps反映了三聚体Chlb分子向Chla分子的激发能传递过程;寿命36.7ps反映了Chla分子向相邻单体Chla分子的激发能传递过程;最长的2个寿命1.8ns和2ns是在三聚体中Chla分子通过中间体Chla分子辐射荧光,分别跃迁回基态的过程.获得的6个寿命组分有把激发能传递时间与Chla/b分子发射光谱相结合的特点.经拟合处理解析PSⅡ颗粒复合物光谱,得到3个组分谱,其峰值分别为686.8nm、692.2nm和694.9nm,与LHCⅡ比较分析,说明天然构型的PSⅡ有很强的吸收光能和有效传递光能的本领.     

拉曼散射技术在光合作用研究中的应用

本文阐述拉曼光谱技术在光合系统各个研究领域中的应用。包括以下几个方面:(1)估测二氢叶酚型电子载体的分子结构;(2)测定与蛋白相结合的类胡萝卜素分子的构象;(3)强光破坏前后PdOECC的SERS光谱的研究。研究结果表明拉曼光谱是研究光合作用体系结构的有力工具。     

从捕光天线到反应中心分子能量传递研究

利用飞秒时间分辨光谱技术研究了PSⅡ中捕光天线LHCⅡ内Chla分子和β-Car分子传递光能到反应中心的时间特性,实验测得Chla分子用了25 ps,β-Car分子用了250 ps.理论研究得出:25 ps是相邻Chl分子之间随机转移传能的时间常数,250 ps是LHCⅡ内相邻β-Car分子,通过Chla分子单步FÖrster共振传递、Dexter电子交换机制、激子转移把能量转移到反应中心的总时间.理论计算与实验结果基本符合,激子随机转移传递激发能快而有效.     

PSⅡ颗粒复合物飞秒分辨低温荧光动力学研究

采用飞秒时间分辨荧光光谱学对PSⅡ颗粒复合物在83 K,160 K,273 K下进行研究,实验表明随温度升高,光谱加宽.并且发现在PSⅡ颗粒复合物中至少存在以下几种特征Chl分子：Chl b640639,Chl b645640,Chl a663660,Chl a668667,Chl a676673,Chl a681680,Chl a682680/681,Chl a688/689684,685,Chl a698688.在不同的温度下,参与能量传递的色素分子传能途径各不相同,但都有一个共同点：在到达反应中心之前能量传递高效进行,绝大多数能量传递到了反应中心,而在680 nm之后的波段,能量损耗明显增大,这是由于电子传能受阻,能量绝大多数以荧光形式耗散.对荧光衰减曲线进行时间拟合,得到四组时间常数：30～40 ps,260 ps,550～670 ps,1～8 ns.几个ns的长寿命组分,反映了两个能量传递过程,即与基对态P680＋pheo－,以及能量传递过程中Chl a分子由激发态辐射荧光衰退到基态以辐射荧光形式丢失能量的过程有关.550～670 ps的时间组分,反映的是部分电荷重组的过程.260 ps的组分只在83 K出现,应归于LHCⅡ中的Car分子经中间传递体传能到Chl b 639分子后继续将能量传递到反应中心P680的时间.30～40 ps的时间组分为LHCⅡ中的Chl分子吸收光能后通过一系列中间体将能量传递到反应中心,Chl a680/681分子的能量传递过程.     

Investigation of Chlorophyll Protein 43 and 47 Denaturation by Terahertz Time-Domain Spectroscopy

We demonstrate the applications of terahertz time-domain spectroscopy to distinguish conformation changes of the chlorophyll proteins CP43 and CP47 induced by the treatment of guanidine hydrochloride, light irradiation and heating. It is indicated that THz transmission spectroscopy can be used for monitoring protein denaturation and associated conformation change processes in a feasible and effective way.