菠菜PSII核心复合物激发能传递与温度的关系

采用基于延时分次扫描单光子计数器为探测装置的皮秒时间分辨荧光光谱测试系统研究了菠菜光系统 (PSⅡ )核心复合物光能传递与温度的关系。分别对PSII核心复合物样品在 2 0℃、42℃、48℃下做温浴处理 ,然后以脉宽为 1 2 0 ps,重复率为 4MHz ,波长为 5 1 4nm的Ar+激光作为光源分别激发处理后样品的荧光。通过对测量结果进行数据处理 ,分析比较发现 :同一温度下 ,呈荧光带的激发能传递速度比副荧光带处的快 ;同一波长下 ,慢组分的时间常量随温度升高而变慢 ,而快速组分的时间常数则变化不大 ;做 42℃温浴处理的样品接近于蛋白质解体的临界状态     

83 K光系统Ⅱ核心复合物不同激发的荧光光谱学

在83 K低温下,利用稳态荧光光谱技术对光系统Ⅱ（PSⅡ）核心复合物中激发能的传递进行了研究,激励波长分别选择为436 nm,480 nm,495 nm和507 nm,得到4种波长激发下的稳态荧光光谱.经过比较发现其最大峰值所在的位置没有因激发波长的不同而发生改变,都在696 nm处,在不同激发波长下经过高斯解析获得不同的谱带.根据发射光谱与吸收光谱的对应性,反映了不同的光谱特性,说明在不同波长光的激发下,核心复合物中能量传递的途径不同.同时,可以分析出在核心复合物中,至少有Chl a670.4670,Chl a684.7,685.1683,Chl a689.0687,Chl a690.9,693.4,695.2,698.06904种Chl a组分参与了能量的传递.     

温度升高对PSⅡCP47/D1/D2/Cytb559复合物能量传递的影响

采用分幅扫描单光子计数荧光光谱装置,研究温度升高对PSⅡ CP47/D1/D2/Cyt b559复合物能量传递的影响.获得分别在20℃、42℃和48℃处理后,CP47/D1/D2/Cyt b559复合物主发射峰所在的波长未发生多大改变,均在682 nm,但其荧光强度逐渐降低,而大约730 nm处主发射峰的振动副带发生了明显的变化,42℃其弱峰趋势已不显著,相对荧光强度下降,48℃弱峰趋势已完全消失;最大峰值处获得两个时间组分,这两个组分都属于电荷重组.其中,1～2 ns组分随处理温度的升高变化不大,而7～20 ns组分随温度升高变化较大,并且逐渐延长.因此,处理温度的升高使CP47/D1/D2/Cyt b559复合物的二级结构、色素分布的空间位置发生变化,从而影响了CP47/D1/D2/Cyt b559复合物中的能量传递以及电荷重组.42℃已对其造成影响,而48℃对其影响很大.     

光系统Ⅱ核心天线的低温荧光光谱及动力学研究

采用稳态及飞秒荧光光谱技术研究了光系统Ⅱ中核心复合物在83 K、160 K和273 K低温下的能量传递途径.激发波长为507 nm.随着温度的升高,稳态荧光光谱逐渐发生蓝移.通过对不同温度下稳态光谱进行高斯解析,获得5个特征叶绿素a分子, 分别为Chl a670.4670, Chl a681.9680, Chl a683.9683, Chl a687.5,687.8,689687和Chl a698.0690,其中仅有Chl a687.5,687.8,689687在3个温度下的光谱中都解析获得,并且其谱宽以及荧光比例都随着温度升高而增加,因此推断温度对CP47中易裂解的叶绿素a分子有较大的影响.在680 nm以及690 nm波长处对不同温度下的时间曲线利用F900时间处理系统进行拟合,获得73 ps、 110 ps、 186 ps、 246~972 ps和1~3.7 ns 5个时间组分.其中, 73 ps是电荷分离的时间;110 ps和186 ps是β-Car分子受激发后,将激发能最终传递给反应中心所需要的时间;246~972 ps是电荷重组的时间过程;而1~3.7 ns是激发态分子发生电荷重组后又衰退回到基态的时间.73 ps的时间组分只在83 K温度下得到,因此,随着温度降低,可以探测到快的时间组分. 此外,对光谱随温度升高而发生蓝移进行了分析.     

温度升高对PSⅡCP47/D1/D2/Cyt b559复合物能量传递的影响

采用分幅扫描单光子计数荧光光谱装置,研究温度升高对PSⅡ CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物能量传递的影响.获得分别在20℃、42℃和48℃处理后,CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物主发射峰所在的波长未发生多大改变,均在682 nm,但其荧光强度逐渐降低,而大约730 nm处主发射峰的振动副带发生了明显的变化,42℃其弱峰趋势已不显著,相对荧光强度下降,48℃弱峰趋势已完全消失;最大峰值处获得两个时间组分,这两个组分都属于电荷重组.其中,1～2 ns组分随处理温度的升高变化不大,而7～20 ns组分随温度升高变化较大,并且逐渐延长.因此,处理温度的升高使CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物的二级结构、色素分布的空间位置发生变化,从而影响了CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物中的能量传递以及电荷重组.42℃已对其造成影响,而48℃对其影响很大.     

捕光复合物LHCⅡ的荧光动力学特性

采用时间分辨荧光光谱技术,在273 K下用波长为507 nm的光激发对菠菜光系统Ⅱ捕光天线LHCⅡ的光谱特性和时间特性作了研究.将获得的荧光光谱进行高斯解析,得到6个光谱组分,反映了光谱特性：Chl a６６２６６０／６６１、Chl a/b６７２６７０／６７１、Chl a６８３.5６８０／６８１和Chl a６９９.9６９５.0,而中心波长为738.6nm、761.0 nm的光谱组分则可能对应着主发射峰的振动副带.通过对荧光衰减曲线进行三指数时间拟合,得到激发能在LHCⅡ中传递的时间常数：8.8 ps、500 ps、1.6 ns,并分析得出了时间常数与光谱组分的对应关系.     

PSⅡ颗粒二聚体中类胡萝卜素向反应中心传能研究

运用瞬态荧光光谱技术在77 K低温下对PSⅡ颗粒复合物中类胡萝卜素（Car）分子的能量传递过程进行研究, 通过不同激发波长473 nm, 481 nm, 507 nm选择性激发PSⅡ颗粒复合物中色素分子, 得到PSⅡ颗粒二聚体中关于Car能量传递的三组时间组分：16.6 ps, 130~183 ps, 217~249 ps. 其中16.6 ps反映了LHCⅡ中的Car分子将能量通过中间体Cars、Chls分子传递到Chl639的过程; 130~183 ps为核心天线中的β-Car分子向RC的能量传递时间; 217~249 ps为LHCⅡ中Car481通过中间Chla分子向RC的传能时间.     

温度对PSⅡCP4 7/D1/D2/Cytb559复合物荧光光谱特性的影响

采用激励光源为514.5 nm的分幅扫描单光子计数荧光光谱装置对经20℃、42℃和48℃不同温度处理后的反应中心复合物CP47/D₁/D₂/Cyt b559的荧光光谱特性进行了研究.经解析,获得不同温度处理后,CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物最大峰值未发生变化,均在682 nm,说明Chla670的能量都由Chla682接收,但损耗愈来愈小,在48℃时,损耗程度最小,而其荧光百分比未发生多大变化.振动副带～700 nm和～740 nm的中心波长都发生蓝移,在不同温度下分别为:20℃ 703 nm,749 nm;42℃ 697 nm,744 nm;48℃ 694 nm,740 nm.因此可以推测温度的升高,影响了CP47/D₁/D₂/Cyt b559色素蛋白的二级结构以及色素分子的空间位置,使最大峰值处的荧光强度逐渐降低,振动副带逐渐蓝移.42℃的温度已造成影响,48℃影响较大.     

光系统Ⅱ捕光复合物中能量传递动力学研究

采用时间分辩荧光光谱技术研究捕光色素复合体(LHCⅡ)荧光的时间光谱特性.以脉宽为120fs、重复率为82MHz、波长为360nm～420nm激光激发LHCⅡ样品荧光.原始信号经过数据处理,多指数拟合,解得了能量在LHCⅡ中传递的时间常量分别为320±10fs、4.0±0.1ps、20.0±0.1ps.相对应的各组分荧光占总荧光的百分比分别为3.4%、50%、46.6%.经过全局分析,解得荧光强度随波长变化曲线,其三个峰值波长分别为652nm、673nm、692nm(以去离子水为悬浮液)和658nm、687nm、700nm(以酒精为悬浮液).根据LHCⅡ结构以及荧光的时间、光谱特性分析,认为320±10fs的时间组分属于一个单体内同一膜平面中Chlb→Chla的能量传递时间;4.0±0.1ps的时间组分属于同一单体中不同膜平面间Chlb→Chla和Chla→Chla的能量传递时间;20.0±0.1ps的时间组分属于不同单体之间、不同三聚体之间Chla→Chla的能量传递时间.     

超高压下红宝石荧光R线的猝灭压力与入射激发线波长的关系

 分别使用固态氩和体积比为4∶1的甲醇-乙醇混合溶液做传压介质，测量红宝石在这两种介质中的荧光光谱随压力的变化。首先发现在超高压下红宝石荧光R线的压致猝灭与入射激发线波长以及高压样品室内的静水压程度有关。实验结果表明：入射激发线的波长越长，荧光R线的猝灭压力越低；对同一激发线波长，静水压程度差，猝灭压力高。这一现象归因于红宝石吸收谱中U带和Y带随压力的蓝移。     

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.     

PSⅡ颗粒复合物低温荧光光谱特性

为了获得低温下PSⅡ颗粒复合物色素分子间的能量传递信息,运用荧光激发谱及荧光发射谱对273 K温度时不同波长光激发下菠菜的PSⅡ颗粒复合物的荧光光谱特性进行了研究,分析得出荧光强度的大小与激发光的波长有关,在实验所采用的激发波长中,436 nm的光激发产生的荧光强度最大,520 nm的最小.在能量传递过程中Chl a分子的荧光效率最高,Chl b分子次之.结合吸收谱分析还发现在PSⅡ颗粒复合物中至少存在四种具特征吸收的Chl分子： Chl a661660, Chl a/b672669,670,Chl a682680,Chl a690687.对436 nm光激发所得到的荧光发射谱进一步经高斯解析后得到五个光谱组分：661 nm,672 nm,682 nm,690 nm,730 nm,所占的比例分别为4.75%,9.89%,43.18%,22.08%,20.10%.     

中药八角茴香水浸液的荧光光谱

为深入研究中药八角茴香的荧光成分,测试了八角茴香沸水浸取液的三维荧光光谱和紫外光谱,发现水浸液中主要存在两种荧光组分,一种组分的荧光激发波长为228nm和275nm,发射波长为304nm,另一种组分的荧光激发波长为260nm,发射波长为348nm.两种组分的荧光发射峰相距44nm,可以不经分离而分别测量.当溶液pH升高时,两种组分的荧光强度都随之改变,表明发生了质子离解.两种组分的荧光强度与浓度之间都存在良好的线性关系,据此可对两种组分进行定量分析.     

聚丙烯酰胺凝胶法制备大孔α-氧化铝及其发光性能研究

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了大孔α-氧化铝材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜、荧光分光光度计表征了所制备的氧化铝样品.结果表明,在1150℃烧结温度下可获得高纯的α-氧化铝陶瓷材料,其形貌呈类电路板型(monolithic)大孔结构.荧光光谱测试分析发现,在228 nm波长的光激发下,其荧光光谱在300-400 nm范围内由两个主发射带组成,其峰值分别位于330 nm和365nm.基于实验结果,探讨了多孔氧化铝的形成机理和发光机制.     

牛奶水溶液的荧光光谱研究

采集伊利、蒙牛公司生产的纯牛奶、高钙奶、高钙低脂奶,向5 mL去离子水中分别加入0.17 mL、0.20 mL、0.23 mL、0.26 mL、0.29 mL、0.32 mL、0.35 mL这6种牛奶样品,得到42份牛奶水溶液.采用日立F-4600荧光光谱仪测定样品在波长为315 nm、320 nm、325 nm、330 nm、335 nm、340 nm、345 nm激发光诱导下的荧光发射光谱,对所得荧光光谱进行Savitzky-Golay平滑、FFT低通滤波后,利用高斯分解法对荧光谱线进行分解,将每个荧光光谱分解为5个基元高斯峰.讨论了各种牛奶发射光谱的规律和变化趋势,结果表明:所有牛奶水溶液的各个基元高斯峰,在相同激发波长下,其峰值位基本不变,当激发波长变化时,所有基元高斯峰会随激发波长的增加而红移;高钙低脂奶在波长较长的激发光照射下,各个基元高斯峰强度均大于纯牛奶和高钙奶;牛奶的浓度对总荧光光谱的影响较小.     

叶绿素A较高激发态的发光

采用激发样品表层和样品中心两种激发方式,在300K和77K温度下研究叶绿素A(Chla)的较高激发行为,观测到峰值位于493、520和580nm三条新的荧光发射带.分别测量它们的荧光激发光谱,证明这三条新的荧光带属于Chla的第二激发单线态向基态的不同振动能级的辐射跃迁发光.最后提出电子跃迁模型,同时进行了讨论.     

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.     

高等植物光系统Ⅱ反应中心的亚纳秒时间分辨荧光光谱的测量

高等植物光系统Ⅱ是光合作用中的一个非常重要的单元,它是与裂解水放氧相关的功能结构,光系统Ⅱ反应中心是进行光化学反应的场所,在其内部发生的光能的吸收、激发态的传递、电荷的分离重组以及迁移等等过程,都是在非常短的时间里发生的,其时间尺度在10^-15～10^-7s之间,本文建立了亚纳秒时间分辨荧光光谱测量装置,并对菠菜光系统Ⅱ反应中心蛋白复合体D₁/D₂/cyt b─559,在不同波长激发下的时间分辨荧光光谱进行了测量,经过解卷积和多指数数据拟合,获得4个寿命组分,并对结果进行了分析讨论,指出在不同的激发波长激发下的荧光衰减曲线的差异可能源于被激发的组分不同和能量传递路径的不同.     

假根羽藻LHCⅡ的同质和异质三聚体的能量传递动力学研究

采用飞秒时间分辨荧光光谱技术在室温下用波长为495nm的光激发,研究了假根羽藻LHCⅡ的同质三聚体和异质三聚体这两种不同聚集形式蛋白复合物的光谱特性和传能特性.将实验获得的两样品的荧光光谱分别进行高斯解析,各得到5条亚谱带,并分析得出同质三聚体的四种特征Chl分子的光谱特性和异质三聚体的五种特征Chl分子光谱特性,另外还对两蛋白复合物的荧光光谱作了比较.利用Global优化处理方法,建立多指数拟合联立方程对荧光衰减曲线进行拟合处理,得到同质三聚体Chl分子传能的寿命：165±8.5 fs、2.2±0.6 ps、5.1±0.1 ns;异质三聚体Chl分子传能的寿命：255±6.3 fs、4±0.8 ps和3.8±0.1 ns;并且将这些时间常数作出归属.将其分析比较,快组分同质三聚体的传能速率较高,推断组成同质三聚体的同种脱辅基蛋白间的结合程度较组成异质三聚体的不同脱辅基蛋白间的更紧密,使其上结合的Chl分子空间位置更近,更有利于能量的迅速传递;而慢组分同质三聚体的偏大,可能是由于其经历的传能途径较长,传能机制上也和异质三聚体不同所致.