细菌视紫红质膜快速光开关的实验研究

建立了“脉冲激光－连续探测光－连续擦除光”的实验系统。在532nm的调Q脉冲激发光和不同波长的连续探测光作用下，研究了细菌视紫红质（BR）膜的光循环过程中的快速响应特性及各中间态的快速光吸收特性。观察到了微秒量级的快速光开关现象，并分析了激发光脉冲作用结束时，各中间态上细菌视紫红质分子的分布。     

D38R突变对细菌视紫红质光循环后半程M态和N态的影响

用重叠PCR的方法，定点突变细菌视紫红质（bacteriorhodopsin，BR），克隆到单突变体BRD96N和双突变体BRD38R/D96N的基因，同源转化盐沼盐杆菌（Halobacterium salinarium）L33（BR），表达突变蛋白BRD96N和BRD38R／D96N通过显微视频方法对突变BR的M态光致变色特性进行记录，BRD38R／D96N的M态寿命为5s，约为BRD96N（M态寿命为3s）的1．7倍．对突变体的激光共聚焦拉曼光谱测定发现，在BRD96N中，1170cm^-1下移到1171cm^-1，1258cm^-1上移到1255cm^-1，而BRD38R/D96N中1170cm^-1下移到1173cm^-1；1258cm^-1。上移到1252cm^-1，而且BRD38R/D96N与BRD96N相比，1186cm^-1处的峰明显增强．近紫外区圆二色谱显示，两种突变体近紫外区的正负带虽然没有太大差别，但288nm和290nm处的极峰却差别显著．所有这些研究结果表明，细菌视紫红质Asp38（D38）突变为Arg（R）可以延长其光循环后半程M态和N态的寿命．     

Effect of Hydrated Ionic Liquid on Photocycle and Dynamics of Photoactive Yellow Protein

The mechanism by which proteins are solvated in hydrated ionic liquids remains an open question. Herein, the photoexcitation dynamics of photoactive yellow protein dissolved in hydrated choline dihydrogen phosphate (Hy[ch][dhp]) were studied by transient absorption and transient grating spectroscopy. The photocyclic reaction of the protein in Hy[ch][dhp] was similar to that observed in the buffer solution, as confirmed by transient absorption spectroscopy. However, the structural change of the protein during the photocycle in Hy[ch][dhp] was found to be different from that observed in the buffer solution. The known change in the diffusion coefficient of the protein was apparently suppressed in high concentrations of [ch][dhp], plausibly due to stabilization of the secondary structure.     

细菌视紫红质/聚合物功能复合膜的特性和应用

细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin)是嗜盐菌上的一种膜蛋白，也是一个光驱质子泵，有灵敏的光学响应。将其包埋于聚合物中可显著改善其成膜性。含细菌视紫红质的聚合物功能复合膜同样具有光学活性，其光色性能和光电性能有望应用于光学信息处理和信息存储等诸多方面，具有广阔的研究开发前景。     

细菌视紫红质-聚乙烯醇薄膜M态衰减动力学研究

利用闪光光解法和紫外 可见光谱法研究了室温条件下,pH值的增加和干燥时间的延长对细菌视紫红质 (bR)-聚乙烯醇 (PVA)薄膜光循环过程中M态衰减动力学的影响。闪光光解动力学研究表明,M态的衰减随着 pH值的提高和干燥时间的延长而明显减慢,在pH =1 0和干燥时间为 72h的最佳制备条件下薄膜M态的衰减最为缓慢.紫外 可见光谱法表明,M态的衰减可持续 15min以上,比自然条件下M态的寿命提高约 4个数量级.本文还探讨了最佳制备条件下细菌视紫红质-聚乙烯醇薄膜长寿命M态形成的机理.     

细菌视紫红质光开关特性实验研究

介绍实现光子开关材料BR分子的重要性。理论上分析BR分子材料光学特性，实验观测BR分子材料在400nm和632nm光照射下的相互抑制作用，最后分析BR的光子开关特性。     

细菌视紫红质／聚乙烯醇复合膜的制备及相关功能研究

细菌视紫红质（bR)是一种独特的光敏蛋白，具有光致变色和光驱质子泵功能 。将bR蛋白包埋于聚乙烯醇（PVA）基质中，制备了bR/PVA复合膜。利用紫外－可 见分光光度计和自制的毫秒级动力学光谱仪，检测了样品的吸收光谱和光循环M中 间体在脉冲光激发下随时间的变化；同时，利用凝胶扫描成像仪及相关分析软件考 察了样品成膜后的均匀程度。实验表明：bR/PVA复合膜具有良好的均匀性、透明性 和力学性能，而且bR蛋白保持了原有的生物活性和光学性质，bR与M中间体之间能 达到一种光可控制的双稳态，M中间体的寿命也得到了显著的延长，证实了bR可以 提供一个用于信息存储的模型材料。     

利用泵浦—探测方法研究菌紫质光循环

用两套具有不同时间分辨率和激发方式的测量系统对菌紫质（ＢＲ）光循环动力学进行了泵浦－探测研究。一套是单次脉冲氙灯闪光诱导样品，另一套采用重复调Ｑ倍频ＹＡＧ激光，器周期性激发样品。检测光使用Ｈｅ－Ｎｅ激光器６３３ｎｍ红光。用雪崩光电二极管和５００ＭＨｚ数字示波器进行信号检测与波形处理，实验结果表明，菌紫质循环周期〈１５ｍｓ。中间体Ｋ→Ｌ的时间常数为２μｓ，Ｌ→Ｍ的时间常数为５０μｓ，在中间体Ｋ之前发     

Absorption characteristics of bacteriorhodopsin molecules

The bacteriorhodopsin molecule absorbs light and undergoes a series of structural transformation following a well-defined photocycle. The complex photocycle is transformed to an equivalent level diagram by considering the lifetime of the intermediate states. Assuming that only B and M states are appreciably populated at any instant of time, the level diagram is further simplified to two-level system. Based on the rate equations for two-level system, an analytic expression for the absorption coefficient of bacteriorhodopsin molecule is derived. It is applied to study the behaviour of absorption coefficient of bacteriorhodopsin film in the visible wavelength region of 514 nm. The dependence of absorption coefficient of bacteriorhodopsin film on the thickness of the film, total number density of active molecules and initial number density of molecules in B-state is presented in the graphical form.     

温度和离子对紫膜LB膜光循环的影响

用闪光动力学光谱仪测量了水平拉制的紫膜LB膜中菌紫质中间体M₄₁₂的衰减过程,观察了温度和离子对M₄₁₂衰减过程的影响。实验结果表明:在一定的温度范围内(10℃-60℃),随着温度的升高,M₄₁₂的衰减速率加快。对M₄₁₂s的衰减的抑制作用,La³⁺在低浓度时就很明显,而K⁺则在较高浓度时才表现出来,Ca²⁺的影响不明显;La³⁺对M₄₁₂f的衰减无明显影响,K⁺和Ca²⁺则稍微加快了其速率,pH的变化(H⁺浓度)明显影响到M₄₁₂的衰减速率,尤其在高pH情况,M₄₁₂s的衰减比正常pH值时要慢一个数量级。