Electron transfer mediators and inhibitors

光合成の電子伝達反応は，光化学系IIにおいて光照射により水を分解し，得られた電子をチトクロムb6/f複合体を経由して光化学系Iに伝達し，最終的にNADP（NAD）を還元することで終結する．この電子伝達系全体の活性は，電子供与体である水の分解によって放出される酸素量を酸素電極で測定するか，電子受容体であるNADP（NAD）の還元を分光学的に追跡することにより行われる．一方，電子伝達系の反応機構や外部因子による影響を調べるためには，水やNADP（NAD）以外の，人工的な電子供与体及び受容体を加えることによって起こる部分反応を解析することが必要である．また，チラコイド膜を可溶化し，系II及び系I粒子を調製することが簡単にできるので，単離された系IIまたは系I粒子の活性は，やはり外部から電子供与体／受容体を供給して測定する必要がある．これらの解析方法の多くは酸素電極，分光・蛍光測定を用いて行われるが，分光・蛍光測定は第2，第3節で述べられているので，ここでは酸素電極の原理と測定の実際にについて述べるとともに，部分反応の解析に用いられる主な電子供与体・受容体を紹介し，さらに阻害剤や光化学系IIの各種処理法について概説する．The principles and practical applications of oxygen electrode in photosynthetic research were described. Subsequently, various artificial electron transfer donors and acceptors useful for measuring photosynthetic electron transfer activities were described. Finally, various inhibitors of the electron transfer chain, together with the treatments leading specifically to the deactivation of oxygen evolution were mentioned.4章 分光測定

Isolation of photosystem II

チラコイド膜から各種界面活性剤を用いて，タンパク組成や酸素発生活性の異なる光化学系II複合体（以下系IIとする）を単離精製することができる．以下，これまでに精製されたいろいろな植物種からの系IIの単離方法を紹介する．Photosystem II complexes with a variety of protein composition and oxygen-evolving activities can be isolated from various organisms by detergent solubilization of thylakoid membranes. In this chapter, procedures for isolation of various PSII from different organisms were described.3章 単離・精製・活性測定 4. タンパク質複合体の単離

光合作用及光合膜蛋白PSI-LHCI超分子复合物高分辨率晶体结构解析

中国科协生命科学学会联合体:光合作用是植物利用太阳能把二氧化碳和水合成有机化合物并释放出氧气的过程,是地球上最大规模的能量和物质转换过程,是地球几乎一切生命生存和发展的物质基础。光系统l光合膜蛋白超分子复合物是光合作用中极为重要的光能吸收和转换系统,其量子转化效率几乎为100%。中国科学院植物研究所匡廷云、沈建仁研究团队解析了高等植物光系统I-捕光天线(PSI-LHCI)精细结构

高等植物光系统Ⅰ-捕光天线Ⅰ(PSⅠ-LHCⅠ)超分子复合物的晶体结构和能量传递途径

光合作用光能的吸收、传递和转化是由位于光合膜上具有特定的分子排列和空间构象的色素蛋白复合物光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)所推动的.其中PSⅠ是一个具有极高效率的太阳能转化系统,其量子转化效率几乎为100%,但其高效吸能、传能和转能的结构基础尚不清楚.从高等植物碗豆的叶片提取了高纯度的光系统Ⅰ-捕光天线Ⅰ(PSⅠ-LHCⅠ)色素蛋白超分子复合物,并制备和解析了其2.8?的晶体结构[1].PSⅠ-LHCⅠ超分子复合物由16个蛋白亚基组成,总分子量约600 k D.本结构全面解析了高等植物PSⅠ-LHCⅠ的精细结构,揭示了PSⅠ-LHCⅠ的4个不同的捕光天线(Lhca1,Lhca2,Lhca3,Lhca4)在与PSⅠ核心复合物结合状态下的结构和它们的异同,以及它们之间的相互关系;揭示了LHCⅠ全新的色素网络系统,辨别了叶绿素a和b的不同位置,并阐明了4对红叶绿素(red Chls)和13个类胡萝卜素的结合位点和结构.根据所解析的结构,提出了由LHCⅠ向PSⅠ核心复合物能量传递的4条重要的可能途径.这些结果为揭示高等植物PSⅠ高效吸能、传能和转能的机理奠定了坚实的结构基础.本文将介绍所解析的高等植物PSⅠ-LHCⅠ的精细结构,并讨论PSⅠ-LHCⅠ能量传递机制

绿硫细菌光合反应中心复合体的原子结构

绿硫细菌是一类厌氧光合细菌,能够利用光能以硫化物为电子供体进行非产氧光合作用。绿硫细菌的光反应系统由捕光天线绿小体、能量传递体FMO蛋白和反应中心三部分构成。文章主要介绍用冷冻电镜解析的绿硫细菌FMO蛋白反应中心复合体的原子结构、基于结构推测的复合体内部的能量传递机制和它们对早期光反应中心进化的启示

高等植物光系统Ⅰ-捕光天线Ⅰ(PSⅠ-LHCⅠ)超分子复合物的晶体结构和能量传递途径

光合作用光能的吸收、传递和转化是由位于光合膜上具有特定的分子排列和空间构象的色素蛋白复合物光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)所推动的.其中PSⅠ是一个具有极高效率的太阳能转化系统,其量子转化效率几乎为100%,但其高效吸能、传能和转能的结构基础尚不清楚.从高等植物碗豆的叶片提取了高纯度的光系统Ⅰ-捕光天线Ⅰ(PSⅠ-LHCⅠ)色素蛋白超分子复合物,并制备和解析了其2.8?的晶体结构[1].PSⅠ-LHCⅠ超分子复合物由16个蛋白亚基组成,总分子量约600 k D.本结构全面解析了高等植物PSⅠ-LHCⅠ的精细结构,揭示了PSⅠ-LHCⅠ的4个不同的捕光天线(Lhca1,Lhca2,Lhca3,Lhca4)在与PSⅠ核心复合物结合状态下的结构和它们的异同,以及它们之间的相互关系;揭示了LHCⅠ全新的色素网络系统,辨别了叶绿素a和b的不同位置,并阐明了4对红叶绿素(red Chls)和13个类胡萝卜素的结合位点和结构.根据所解析的结构,提出了由LHCⅠ向PSⅠ核心复合物能量传递的4条重要的可能途径.这些结果为揭示高等植物PSⅠ高效吸能、传能和转能的机理奠定了坚实的结构基础.本文将介绍所解析的高等植物PSⅠ-LHCⅠ的精细结构,并讨论PSⅠ-LHCⅠ能量传递机制

硅藻岩藻黄素-叶绿素a/c蛋白——揭秘红系捕光天线复合物

硅藻是海洋中一类重要的红色浮游植物,每年贡献了海洋40%或全球20%左右的原初生产力,在全球碳固定和地球化学循环中扮演重要角色。硅藻能取得如此成功生态位的一个重要因素是其捕光天线为具有出色捕光和光适应能力的岩藻黄素叶绿素a/c结合蛋白(FCP)。为研究硅藻在水下高效利用蓝绿光、传递和转化太阳能的机理,我们团队与合作者利用晶体学和冷冻电镜技术破解了硅藻FCP捕光天线和光系统超级复合物的结构,揭示了FCP蛋白的独特结构特征和聚合状态,以及与其结合的大量叶绿素a、叶绿素c和岩藻黄素等色素分子的结合细节,为揭秘硅藻光合膜蛋白机器高效运行机理提供坚实的结构基础