关于光合膜上蛋白质的功能分析——Mg~(2 )和BSA对胰酶诱导菠菜叶绿体Chla荧光及膜表面电荷变化的影响

本文证明了胰酶消化菠菜叶绿体不仅抑制Chl的可变荧光产率(△F/F_o),而且使Mg~(2 )对△F/F_o的刺激效应消失。在酶消化前加Mg~(2 )与叶绿体进行预保温,对Mg~(2 )刺激△F/F_o的效应有保护作用,但对酶诱导△F/F_o下降本身无影响。这种保护作用与Mg~(2 )诱导类囊体膜表面电荷的改变密切相关。相反,在酶消化过的叶绿体中加入BS保温,对酶诱导的△F/F_o下降有明显的恢复作用,但对酶诱导Mg~(2 )刺激△F/F_o能力的消失无影响。这种恢复作用不因Mg~(2 )冲的存在而改变;BSA对膜表面电荷亦无任何影响。这些结果证明,光合膜表面可能存在有两类蛋白质或多肽,它们通过不同的机制调节激发能在两个光系统之间的分配与传递。     

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.     

高浓度LaCl3抑制黄瓜(Cucumis sativus Linn)光系统Ⅱ(PS Ⅱ)活性

研究了高浓度LaCl3对黄瓜（Cucumis sativus Linn）光系统Ⅱ（PSⅡ）光诱导荧光动力学参数、低温荧光光谱和放氧活性的影响。结果表明，随着黄瓜体内LaCl3浓度的升高、其荧光量子产率、PSⅡ最大光化学效率、放氧活性和电子传递速率都明显降低。低温荧光分析表明，低浓度LaCl3引起激发能更多的分配给PSⅡ。高浓度LaCl3对黄瓜幼茁的抑制作用表现在对类囊体膜结构的破坏。进而导致PSⅡ光合活性下降，并最终抑制黄瓜生长。     

慈菇蛋白酶抑制剂的抑制特性及其活性中心的探讨

本文采用亲和层析分离纯化了结晶慈菇蛋白酶抑制剂A和B,抑制剂A和B均为双头多功能蛋白酶抑制剂,抑制剂A能同时等当量抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶,对激肽释放酶的抑制作用较弱,抑制剂B能当量抑制2克分子的胰蛋白酶,对激肽释放酶的抑制活力高于抑制剂A,但对胰凝乳蛋白酶的抑制作用远比抑制剂A弱。化学修饰以及胰蛋白酶与胰凝乳蛋白酶对抑制剂A的竞争性结合表明:抑制剂A和B的两个活性中心均为Lys和Arg残基,其中Lys活性中心专一抑制胰蛋白酶,而由Arg活性中心构成的活性区域则表现为多功能,能抑制多种蛋白酶,从抑制剂A和B的结构特征推测,两活性中心应分别为Lys-Ser(44—45)及Arg-Tyr-Lys(76—78),在抑制剂A中还存在一疏水性残基参与对胰凝乳蛋白酶的抑制,此残基位于由Arg活性中心所构成的活性区域中。     

葛根素与胰蛋白酶相互作用研究

葛根素对胰蛋白酶有明显的抑制作用,D ixon作图法得出抑制常数Ki=8.15×10-5mol.L-1,抑制类型为非竞争性抑制。通过紫外吸收光谱,发现葛根素能改变胰蛋白酶的空间结构;由荧光光谱变化探索葛根素与胰蛋白酶的相互作用机理,发现荧光猝灭是能量转移引起的静态猝灭。     

胰蛋白酶和三种纳米材料相互作用的研究

采用紫外可见、荧光、圆二色光谱法,研究了纳米SiO_2、纳米TiO_2、纳米石墨粉对胰蛋白酶的催化活性及结构的影响。实验表明,三种纳米材料的存在均减弱胰蛋白酶的活性;纳米TiO_2和纳米石墨粉分别通过氢键和范德华力和胰蛋白酶结合从而猝灭酶的内源荧光,纳米SiO_2通过疏水作用猝灭胰蛋白酶的荧光。圆二色光谱研究表明,纳米TiO_2、纳米石墨粉的存在改变了胰蛋白酶的二级结构,纳米SiO_2的存在不改变胰蛋白酶的结构。     

阴离子表面活性剂存在下光系统Ⅱ中酪氨酸残基的性能研究

通过荧光光谱和富立叶变换红外(FT-IR)光谱研究了阴离子型表面活性剂-十二烷基硫酸钠(SDS)与光系统Ⅱ(PSⅡ)的相互作用.结果表明,PSⅡ表现出酪氨酸荧光的特性.在PSⅡ蛋白质内部,存在着232 nm处的组分与酪氮酸之间以及这两种氨基酸残基与叶绿素a之间的能量传递.SDS的存在会使这些能量传递以及PSⅡ中蛋白的骨架结构和酪氨酸残基的结构发生改变,而变化方式又明显受SDS在溶液中聚集状态的影响.低于其临界胶束浓度(cmc)时,SDS会促进蛋白质中232 nm处的组分与酪氨酸之间的能量传递,并且使酪氨酸残基处于极性更小的环境;而大于cmc时,SDS却产生相反的效应.但不同浓度的SDS均会抑制酪氨酸残基至叶绿素a的能量传递.     

一个不寻常的人λ-型Bence Jones蛋白(Lee)可变区的氨基酸序列

用限制性胰蛋白酶水解,制备了人λ-型Bence Jones蛋白(Lee)的可变区,用还原并氨乙基化的蛋白质制备了溴化氰裂解片段和胰蛋白酶水解肽,测定各肽段的氨基酸序列并根据Lee蛋白和其它λ-链的同源性定出了Lee轻链可变区的氨基酸全序列。Lee轻链的N末端有二个额外氨基酸残基的延伸。Lee蛋白的个体型(idiotypic)抗体能和另外两个λ-型Bence Jones蛋白MCg λ_Ⅳ和Cap λ_Ⅲ反应。用Chou和Fasman的方法预测Lee轻链可变区二级结构的结果表明:Lee轻链可变区表面上有两个部分和Mcg,Cap的相应部分的结构相同,这是这三个蛋白质在免疫学性质上具有个体型相似性的可能解释。     

多孔硅表面钝化对其发光性能的影响

报道多孔硅（PS）的表面钝化对其光致发光（PL）和电致发光（EL）的影响。PL和EL谱表明,经钝化处理的PS的PL和EL强度明显增强,且发光峰位较大蓝移;存放实验表明,经钝化处理的PS的PL和EL发光强度和发光峰位具有较好的稳定性;I～V曲线显示,经钝化处理的PS发光器件具有较低的启动电压。这些结果表明：用钝化处理的方法是提高PS的PL和EL强度和稳定性及改善其器件性能的有效途径。     

从自然光合作用到人工光合作用

光合作用的光系统Ⅱ(PSⅡ)是自然界唯一能够利用太阳能高效、安全将水裂解,获得电子、质子并释放出氧气的生物系统,对其结构和微观原理的研究一直是光合作用研究领域的热点和难点.2011年以来PSⅡ的晶体结构研究取得突破性进展,其核心色素、辅基及水裂解催化中心(OEC)的空间结构均已被揭示,这为人工光合作用研究提供了重要的依据.最近本课题组成功合成出结构和理化性能均与生物OEC类似的人工Mn_4Ca-簇合物.这些进展为今后人工光合作用探索利用太阳能和水制备清洁能源的研究奠定了重要基础.本文对生物光系统Ⅱ和人工光合作用的最近研究进展进行了评述.     

聚乙烯醇-苯乙烯吡啶聚合固定叶绿体膜的制备并用于残留除草剂检测

将叶绿体处理后用聚乙烯醇-苯乙烯吡啶(PVA-SbQ)聚合膜进行固定,得到固定化叶绿体膜,该膜中叶绿体束缚酶能催化H2O2的分解产生氧,而除草剂对该指示反应有抑制作用。利用氧电极,建立了新的用于检测痕量除草剂的电流分析法。所检测的除草剂有阿特拉津、莠灭净、草净津、西玛三嗪、扑草净、敌草隆和百草枯等,检测浓度范围分别为0．25—1．75,0．04-0．7,0．1—1．1,0．1-0．8,0．2—1．8,0．01-0．12和0．006-0．02mg/L。研究了PVA-SbQ光聚合物固定化叶绿体膜的性质,结果证明该法固定的叶绿体束缚酶具有活性高、寿命长和使用方便等特点。该方法用于测定样品中除草剂残留物,取得了满意的结果。文中还对叶绿体中活性酶的作用机理进行了探讨。     

光系统Ⅱ中磷脂的缺失对其功能和结构的影响

运用酶学方法探讨了光系统Ⅱ(PSⅡ)中磷脂酰甘油(PG)的作用。研究表明,在PSⅡ的放氧复合物附近可能存在着PG的作用区。PG的缺失导致PSⅡ放氧活性的降低,影响PSⅡ蛋白质的空间结构,具体表现为蛋白质二级结构中α-螺旋和转解结构的减少能及β-折叠结构的增加;同时酷氨酯残基中酚环的构象和微极性发生了改变。     

Nd^3＋对菠菜光合作用的影响

研究了Nd^3 对菠菜生长及光合作用的影响。结果表明Nd^3 处理能明显增加菠菜生长量，提高叶绿素含量和光合效率。UV—Vis谱表明Nd^3 处理使叶绿素a soret带蓝移2nm，Q带红移lnm，Soret峰强与Q带峰强比增加，FT-IR谱表明叶绿素a卟啉环峰形变宽，显示形成了Nd^3 -叶绿素a。Nd^3 处理使菠菜叶片PSⅡ的荧光发射峰蓝移12nm，且PsⅡ的荧光发射峰强度明显下降，表明Nd^3 结合到了PsⅡ蛋白色素复合物上．提高了电子传递效率。     

表面活性剂双水相的性质及其应用 Ⅱ: 表面活性剂双水相在生物活性物质中的应用

测定了胰蛋白酶在表面活性剂双水相中的分配比, 检测了分配在双水相中酶的活力及构象变化, 并与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂溴化十二烷基三乙铵(C12NE)对酶活性及构象的影响进行了对照。结果表明, SDS对蛋白质的变性明显强于C12NE。阳离子表面活性剂过量的双水相体系, 简称阳离子双水相, 其中的SDS与C12NE由于库仑引力和疏水相互作用力,便得SDS较难被胰蛋白酶吸附, 胰蛋白酶在阳离子双水相中的活性没有丧失。其构象亦未发生显著变化。     

表面活性剂双水相的性质及其应用 Ⅱ: 表面活性剂双水相在生物活性物质中的应用

测定了胰蛋白酶在表面活性剂双水相中的分配比,检测了分配在双水相中酶的活力及构象变化,并与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂溴化十二烷基三乙铵(C_(12)NE)对酶活性及构象的影响进行了对照,结果表明,SDS对蛋白质的变性明显强于C_(12)NE.阳离子表面活性剂过量的双水相体系,简称阳离子双水相,其中的SDS与C_(12)NE由于库仑引力和疏水相互作用力,使得SDS较难被胰蛋白酶吸附,胰蛋白酶在阳离子双水相中的活性没有丧失.其构象亦未发生显著变化.     

由自组装构筑蛋白酶响应性近红外/磁共振双显影微球

由分子侧链上修饰近红外荧光分子的聚赖氨酸及表面聚丙烯酸修饰的磁共振显影磁性纳米颗粒为组装单元,采用自组装法构筑了在近红外、磁共振双重显影中均具有蛋白酶响应性的纳米尺度自组装微球.微球形成的组装驱动力为聚赖氨酸侧链氨基与磁性纳米颗粒表面羧基在水相中的静电相互作用,两类组装前驱体在静电力作用下组装为纳米尺度团聚体,再通过戊二醛对氨基的适度交联来构筑胰蛋白酶响应的双显影复合微球.该复合微球处于自组装聚集状态时,微球内近红外荧光分子间的距离减小从而发生荧光共振能量转移,导致荧光分子的自淬灭;而在胰蛋白酶活化后的解组装状态,微球内聚赖氨酸重复单元间的酰胺键被胰蛋白酶切断,荧光分子间距扩大,共振能量转移现象消失,从而导致复合微球在胰蛋白酶存在下释放荧光,荧光释放强度/淬灭强度的比值最高可达18.此外,自组装微球的磁共振显影同样具有胰蛋白酶敏感性,这与组装—解组装过程导致微球内磁性纳米颗粒的局部浓度及聚集状态发生变化有关.细胞和动物实验研究表明,复合微球呈现低细胞毒性,并可特异性地对胰蛋白酶阳性的细胞和组织进行近红外/磁共振双显影,在胰蛋白酶的生物影像学检测中具有潜在的应用前景.     

赖氨酸C端内切酶/胰蛋白酶顺序酶切在蛋白质组学样本制备中的评估

采用胰蛋白酶(Trypsin)单独酶切与不同酶量的赖氨酸C端内切酶(Lys-C/trypsin)顺序酶切两种方法,对293T细胞全蛋白样本进行酶解消化,系统评估Lys-C/trypsin顺序酶切与Trypsin单一酶切在蛋白质组学样本制备中的差别.实验结果表明,Lys-C/trypsin顺序酶切不仅能显著提高肽段和蛋白质的鉴定数目,同时降低遗漏K酶切位点的数目及比例,而且得到的肽段长度有利于质谱鉴定,蛋白质覆盖率明显提升.通过对酶的用量进行优化对比,最终确定了Lys-C/trypsin顺序酶切时酶的合理用量.本研究结果对提高蛋白质组学样本的制备质量以及蛋白质的序列鉴定覆盖度具有指导意义.     

痕量镉的催化动力学荧光分析法

Guilbault等曾捉及利用Cd(Ⅱ)对酶催化非荧光物质高香草酸氧化为强荧光化合物反应的抑制作用可测定镉,但迄今尚未见利用催化动力学荧光分析法测定痕量镉的报道,本文拟利用Cd(Ⅱ)和咪唑对Co(Ⅲ)-T(4-SP)P络合物生成反应的催化作用,建立痕量镉的催化动力学荧光分析法。     

水葫芦、三七和菠菜光系统Ⅱ颗粒的分离及超快光谱 的研究

分离了三七、水葫芦和菠菜植物光系统Ⅱ富集的颗粒,并且采用吸收光谱和低温荧光光谱及皮秒荧光单光子计数技术进行了研究。结果显示,它们的吸收光谱图具有相似性。采用三指数动力学模型对三种光系统Ⅱ颗粒实验测定的光系统Ⅱ荧光衰减曲线拟合。水葫芦植物PSⅡ颗粒光系统三个组分荧光寿命分别是:157ps,415ps和1661ps;菠菜体系的相应荧光寿命分别是:198ps,677ps和1244ps;三七体系的相应荧光寿命分别是:14ps,272ps和184ps。慢速度荧光衰减由叶绿素堆积造成的,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。基于20ps模型计算出三七植物PSⅡ颗粒的光系统Ⅱ反应中心转能效率为41%,水葫芦为89%,菠菜为91%,数值结果表明三七植物生长慢的特性可以表现在光合作用原初过程中,大量的被值物吸收的光子产生的激发态能量以荧光发射和非辐射形式消耗了,而没有被有效地利用,进一步验证了我们提出的观点：植物生长速度与它们的荧光性质和荧光寿命有相关性,生长慢的植物对激发态能利用效率则较低。     

几种金属离子对麦芽酸性磷酸酶活性及构象的影响

本文研究了几种金属离子对麦牙酸性磷酸酶(ACPase)活力的影响。结果表明:在0.5-1.5mmol/L浓度时,Mg2 、K 对酶活无明显影响。Cr3 、Co2 对酶有不同程度的激活作用。Cu2 、Zn2 、Cd2 、Ni2 对酶有不同程度的抑制作用。不同浓度Cu2 、Cr3 离子分别与酶作用后,测定酶的紫外吸收差光谱和荧光发射光谱,从光谱的变化表明金属离子对酶活力的影响可能与酶构象的改变有关。