IB-CAS  > 中科院光生物学重点实验室
光系统Ⅱ反应中心细胞色素b559结构和功能的研究
辛越勇
学位类型博士
导师匡廷云 ; 李良壁
2000
学位授予单位中国科学院植物研究所
学位专业植物生理学
关键词光保护 氧化还原质子化 PSII组装 分子开关
摘要植物已经演化出多种保护其免受强光抑制和破坏的机制,从而使植物体在自然界能够应付复杂多变的光照环境。虽然人们早就确定Cyt b-559存在于PSII反应中心内,但目前对其性质与功能的认识还不充分。本工作的目的就是研究Cyt b-559天然分子特性,探讨其生理功能和存在的意义。取得了一些有新意的结果: 1、依据PSII反应中心分离纯化的原理,应用更有效的层析介质DEAE-Sephacel,我们设计了快速高效的从菠菜和水稻中分离纯化Cyt b-559的方法和流程,获得了高纯度的样品。它们在非变性胶电泳中具有相同的泳动性。蛋白组分的HPLC结果证明,纯化的Cyt b-559的确由两个亚基组成,α亚基和β亚基的分子量用我们设计的适合于分析小蛋白的Tricine—SDS—PAGE方法准确测定为9.4kDa和4.5kDa。 2、利用HPLC技术分析了纯化的Cyt b-559样品的色素组成,结果表明Cytb-559中含有Chl α而不含类胡萝卜素分子,这一结果通过吸收光谱和共振拉曼光谱的分析得到进一步地证明。通过等电聚焦方法分析了Cyt b-559的等电点,发现其亚基的等电点相差很大,全蛋白的等电点与...更多D1、D2蛋白的等电点也不相同,推测在体内生理pH条件下它们具有相反带电性而在PSII组装中发挥作用。 3、低温荧光光谱的检测结果表明,Cyt b-559的荧光发射峰位在563nm和666nm;首次证明Cyt b-559可以发出荧光和将电子传递给结合在其上的辅助叶绿素,但传递能力比较低故而导致其荧光特性与PSII反应中心的不相同。Cytb-559的紫外荧光光谱表明Trp残基位于其内部的疏水区域,证明Cyt b-559中的芳香族氨基酸可能在其功能的发挥中起一定作用。 4、通过MCD的分析,发现Cyt b-559中血红素的MCD信号在540—580nm和400—440nm波段,而且光谱形状和强度与PSII反应中心的相一致,说明PSII反应中心该范围内的MCD信号中有Cyt b-559的贡献。FTIR光谱的测定结果证明Cyt b-559血红素的配体是组氨酸,其二级结构中α-螺旋占了一半。此外,还比较了Cyt b-559和PSII反应中心的膜脂成分,发现两者有很大的相似性。不同植物来源的Cyt b-559在许多性质上都表现出高度一致,从一个侧面证明Cyt b-559在进化中的保守性。 5、PSll反应中心发生光破坏时,原初电子供体P680己受到严重破坏。我们发现,在光抑制的最初一段时间内,Cyt b-559吸收峰值发生变化:在受体侧光抑制的条件下,其吸收峰值先略有增加而后才下降,而在供体侧光抑制条件下则相反,说明 Cyt b-559对光抑制的发生非常敏感,可能在光抑制早期保护PSll反应中心。 6、纯化的Cyt b-559的组氨酸含量在照光前后没有显著的变化,说明 PSll反应中心内被破坏的组氨酸不属于Cyt b-559。PSll反应中心所含的组氨酸中有些可被DEPC修饰,但我们的实验结果表明DEPC不能修饰Cyt b-559的组氨酸。这可能有利于Cyt b-559保护功能的发挥。 7、我们观察到,在两种光抑制条件下,LP Cyt b-559光还原和 HP Cyt b-559光氧化具有对pH值的依赖性,说明Cyt b-559在光保护中的作用不仅与其高低电势态有关,而且与其质子化程度有联系。CCCP促进HP Cyt -559释放质子,从而维持循环电子传递。DCBQ和 DCMU在很低浓度时都抑制 Cyt b-559光还原,前者不影响Cyt b-559光氧化而后者在CCCP存在时也会抑制Cyt b-559光氧化。 8、Cyt b-559有定位PSll反应中心其它蛋白的锚蛋白的作用。黄化苗转绿实验证明在 HP Cyt b-559的含量增加超过 45%以后放氧活性开始逐渐增加。Cytb-559从低电势态到高电势态的转变是放氧复合物组装到PSll反应中心的关键步骤之一。在植物正常生长时,Cyt b-559与 P680的其它电于供体发生竟争,起到安全阀门的作用。 9、在逆境条件下,Cyt b-559具有保护PSll反应中心免受强光破坏而起到“分于开关”的作用。我们的实验表明,在室温条件下存在通过Cyt b-559的环式电子流,存在从氧化态LP Cyt b-559到还原态HP Cyt b-559的一个循环,其中的氧化还原变化与质子化/去质子化反应相连。通过与其它血红素蛋白的比较,我们推测 Cyt b-559“分子开关”的关键是:光抑制情况下,铁原子与远端His之间的疏水空穴被氧自由基占据后使得铁进入叶琳中央孔中,迫使近端HIS向叶琳平面位移,从而引起 Cyt b-559构象改变,使电势态发生转变。
页数83
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/13999
专题中科院光生物学重点实验室
作者单位中国科学院植物研究所
第一作者单位中国科学院植物研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
辛越勇. 光系统Ⅱ反应中心细胞色素b559结构和功能的研究[D]. 中国科学院植物研究所,2000.
条目包含的文件
文件名称/大小 文献类型 版本类型 开放类型 使用许可
200029.pdf(8173KB)学位论文 开放获取CC BY-NC-SA浏览 请求全文
个性服务
推荐该条目
保存到收藏夹
查看访问统计
导出为Endnote文件
谷歌学术
谷歌学术中相似的文章
[辛越勇]的文章
百度学术
百度学术中相似的文章
[辛越勇]的文章
必应学术
必应学术中相似的文章
[辛越勇]的文章
相关权益政策
暂无数据
收藏/分享
文件名: 200029.pdf
格式: Adobe PDF
所有评论 (0)
暂无评论
 

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。