25 research outputs found

    solation of and purification photosystem I and its subfractions and study on photodamage of photosystem I

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    光系统I(photosystem I,PSI)是光合膜上参与光合作用原初反应过程的主要膜蛋白超分子复合体之一。高等植物的PSI是由核心复合体(14个亚基)和捕光色素蛋白复合体I(light-harvesting complex I, LHCI,含4个Lhca蛋白)组成的超分子复合体,它的主要功能是调节光诱导的从囊腔侧的质体兰素(plastocyanin,PC)向基质侧的铁氧还蛋白(ferredoxin,Fd)的电子传递。研究PSI的结构与功能对于揭示植物光合作用高效吸能、传能的分子机理具有重要意义。在本文中,我们首先建立了分离制备PSI及其亚组分的方法(Qin et al., 2007),并在此基础上对PSI在强光破坏的过程中结构与功能的变化进行了比较深入的研究。本论文的主要研究结果如下: 1.快速、高效分离纯化PSI及其亚组分方法的建立。 国际上传统的PSI分离方法(Bassi and Simpson, 1987; Croce et al., 1998; Påsllon et al.1995; Schmid et al. 2002),耗时长较长(分离PSI颗粒一般需要多于20h的蔗糖超速离心过程,而分离PSI的亚组分则需要25-60h的蔗糖超速离心过程)、得率较低,这不便于PSI方面的研究,为此我们首先改进了传统的分离纯化方法。新方法以高等植物菠菜叶片作为原材料,使用Triton X-100作为增溶剂,通过差速离心技术获得的粗制品,然后使用十二烷基麦芽糖苷(n-Dodecyl β-D-maltoside, DDM)增溶PSI粗制品,之后采用100,000×g,垂直转头(Beckman VTi 50)0.1-1 mol/L蔗糖梯度离心3h获得纯度较高的PSI颗粒。然后使用DDM和3-(N, N-Dimethylpalmitylammonio) propanesulfonate (zw 3-16)两种增溶剂处理PSI,后经100,000×g,垂直转头(Beckman VTi 50)蔗糖梯度离心4h获得纯度较高的PSI core、LHCI-680、LHCI-730复合体。采用吸收光谱、荧光光谱技术研究了各样品的基本光谱学特性,采用HPLC分析了各样品的色素组成,结果显示平均每个Lhca蛋白结合1.5-1.6黄体素,1.0紫黄质, 0.8-1.1 β-胡萝卜素,该方法制备的LHCI比传统方法制备的LHCI减少了类胡萝卜素的丢失。这一工作为以后结构与功能的研究工作奠定了良好的基础。 2.PSI复合体及其亚组分的特性研究。 PSI颗粒具有一定的适应环境酸碱变化的能力,在我们的试验条件下PSI颗粒在pH 5-10相对稳定。PSI、LHCI很难通过加入Mg2+、Ca2+、Na+阳离子聚集沉淀。经绿胶鉴定我们制备的LHCI-680、LHCI-730是二聚体形式;而把PSI绿胶后再进行第二向十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳(SDS-PAGE)电泳,结果发现在稍强烈的绿胶增溶条件下,LHCI-730是以二聚体的形式存在,但是LHCI-680却是以单体的形式出现。这说明LHCI形成的二聚体,尤其是LHCI-680,较容易受到增溶处理而分离成单体形式,解释了以生化分离手段得到的LHCI-680的聚集形式是单体还是二聚体这个目前国际上还有有争议的问题。 3.PSI、LHCI光破坏的基本特点。 采用白光(2500 μmol•m-2•s-1)照射PSI颗粒,通过SDS-PAGE及室温吸收光谱检测光照过程中PSI复合体的变化,结果表明:去氧处理能够大大延缓PSI的光破坏,而PSI脱辅基蛋白不会发生光破坏,这说明PSI发生的光破坏可能与Chl与O2的相互作用有关。采用白光(1000 μmol•m-2•s-1、300 μmol•m-2•s-1)处理LHCI-680、LHCI-730,发现LHCI-680被破坏的速度明显快于LHCI-730被破坏的速度,这是首次在体外分离的水平上揭示了不同LHCI光破坏方面的差异。LHCI-680与LHCI-730在光破坏方面的差异可能与两种天线蛋白结合的类胡萝卜素的种类和数量不同有关,还可能与二者结合的长波长Chl的情况有关,但是具体的原因还有待于进一步的研究。 4.结合不同的捕光色素蛋白复合体(light-harvesting complex,LHC)对PSI光破坏的影响。 为了研究结合不同的捕光天线对PSI光破坏的影响,我们制备了PSI-LHCII、PSI、PSI core三种复合体。使用白光(2500 μmol•m-2•s-1)照射这三种复合体,并通过测定各复合体在光破坏过程中蛋白亚基、吸收光谱、PSI活性及P700含量的变化,对比三者光破坏的速度,结果发现PSI-LHCII在这三种复合体中光破坏速度最快,而PSI和PSI core两种复合体光破坏速度基本一致。我们推测在光照过程中部分光系统II捕光Chl a/b蛋白复合体II(light-harvesting complex II,LHCII)能够向PSI core传递能量,另外PSI-LHCII绿胶分析的结果表明发生了LHCII三聚体向单体的转变,这种强光下发生的LHCII聚合形式的转化可能是高光强下调节光能捕获的一种机制,由于植物体内具有较完整的保护系统,体内PSI-LHCII的光破坏可能与体外情况不同;另外LHCI与PSI core的解离可能发生在强光照射的早期,具有保护PSI core减少光破坏的积极作用。该部分的研究首次观察了结合不同的捕光天线对PSI光破坏的影响

    光系统I捕光天线及反应中心、细胞色素b6f复合物的结构与功能研究立项报告

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    该课题旨在揭示光合膜色素蛋白复合体棗光系统I捕光天线及核心复合体、细胞色素b6f复合物的结构与功能。通过多种光谱学技术研究光能的吸收传递和转化的量子机理,并通过获得膜蛋白晶体,在近原子或原子水平分辨率解析膜蛋白的空间结构,揭示光合作用的物质基础,更深刻地理解光合作用机理。该课题还将研究参与光合膜组装、光能转换和利用与功能调控有关的重要基因以及相应的蛋白的结构与功能,揭示光合作用中光抑制和光氧化调控的分子机理,为提高光能利用效率提供理论依据

    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

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    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

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    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

    a domain model of pen-based user interface software and its usage

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    笔式用户界面软件以其自然、高效的交互方式,在很多领域中有着广泛的应用笔式用户界面软件具有以交互为中心、用户个性化需求高的特点,由此也决定了用户在软件设计中的主导地位“用户为中心的设计的关键问题在于,如何使用户的思想如实地反映到设计中通过建立笔式用户界面软件特征模型PUIDM(the domain model for pen—based user interface software),构造了一个连接用户与软件设计的平台.从上下文、软件实体、界面特征、体系结构等角度,对该模型的建立进行分析.并给出了相应的XML描述在此基础上,描述了用户使用该模型进行软件设计的过程实例表明,PUIDM能够正确引导用户进行设计,将用户意图充分地引入到软件设计和最终实现中,使软件满足可用性要求

    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

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    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

    upim: a user-centered pen-based interactive system

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    笔式用户界面是Post-WIMP界面的一种重要形态,有自然、易学、易用等潜在性优点,但是在开发笔式交互系统时,以应用为中心的设计方法无法保证笔式用户界面继续拥有这些优点J为此,首先分析了软件设计的交流模型,在此基础上提出了一种以用户为中心的笔式交互系统的设计方法,并结合科学跳水训练管理系统对该方法进行了详细描述J从实际应用系统的评估结果来看,该设计方法在提高笔式交互系统的可用性方面非常有效

    以交互为中心的Post-WIMP界面模型

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    随着硬件设备和软件技术的发展,国内外开展了大量基于Post-WIMP界面的新型交互技术的研究.面对多种交互设备以及使用环境,在界面设计的过程中,根据上下文选择适当的交互组件或技术,并有效地进行组合与评估,成为构造Post-WIMP界面的关键问题.将界面设计与应用语义分离,使设计者能够灵活地置换各种交互技术.通过对Post-WIMP界面交互过程与界面设计层次的分析,建立起以交互为中心的分层Post-WIMP界面模型,将交互的各个层次进行分离.在模型的基础上,描述一个了Post-WIMP界面生成工具.借助该
    corecore