不同膜脂环境中PSII核心复合物和外周天线之间的功能关系

论文摘要

光合作用过程中光能的吸收、传递和转化都是在类囊体膜中进行的,它是由脂质双层膜和色素蛋白复合物构成的。光系统II（PSII）是存在于类囊体膜中的多亚基色素蛋白复合物,主要功能是吸收光能,进行光诱导的电荷分离,产生电子传递并催化水的光解。光系统II捕光天线复合物（LHCII）与PSII核心复合物结合形成的PSII-LHCII超分子复合物,是PSII在体内的基本结构和功能单元,这一结构保证了LHCII吸收的能量快速有效的传递到PSII反应中心,进行原初光化学反应。膜脂与膜蛋白的相互作用在调节PSII-LHCII超分子复合物各亚基之间的结构和功能方面起着重要作用,而在类囊体膜脂中,非双层脂单半乳糖甘油二脂（MGDG）含量最多,约占50%,在光合膜蛋白的结构和功能中具有重要作用。本论文利用脂质体重组等技术研究了LHCII和放氧核心超分子复合物（OECC）之间的功能关系,MGDG的作用以及微量天线的功能。主要结果如下:1. MGDG能和Chl a、PC或其它类囊体膜脂一起与PSII蛋白构建蛋白脂质体,脂质体形状较规则统一,基本呈圆球状,阻止了MGDG反六角相结构的形成。脂质体的直径大小在100-500 nm之间,属于小单层脂质体。PSII膜蛋白LHCII和OECC能在MGDG脂质体中实现重组,形成LHCII-OECC超分子复合物,在结构上相互偶联,LHCII-OECC蛋白颗粒直径在15-25 nm之间。LHCII吸收的能量能够传递到核心复合物OECC中,形成功能上的偶联,而且LHCII的结合增加了功能天线的大小和捕光截面积,从而提高了PSII的光化学活性。2. MGDG对蛋白脂质体的结构和功能有影响。低温荧光发射光谱和PSII光化学活性的结果显示,MGDG影响了PSII复合物色素和蛋白的存在状态;MGDG能增强LHCII和OECC之间的相互作用,促进能量从LHCII到核心复合物的传递,提高PSII的光化学活性。3. MGDG促进类囊体膜脂和PC-MGDG蛋白脂质体的放氧活性的原因不同。在类囊体膜脂脂质体中,MGDG主要通过膜蛋白疏水部分的横向压力增加PSII偶合的天线量,提高PSII的光化学活性;而在PC-MGDG蛋白脂质体中,MGDG不能加强PSII与天线的偶合,可能是通过MGDG与LHCII的相互作用,

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 缩写词
• 第一章 前言
• 1.1 PSII 的结构、组成和功能
• 1.1.1 PSII-LHCII超分子复合物
• 1.2 膜脂的结构与功能
• 1.2.1 DGDG、SQDG 和PG 的结构与功能
• 1.2.2 MGDG 的结构特点和作用功能
• 1.3 膜脂的分子组装及其与膜蛋白的相互作用
• 1.3.1 脂分子组装
• 1.3.2 膜脂与膜蛋白的相互作用
• 1.3.3 脂质体
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 第二章材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 药品和试剂
• 2.3 色素蛋白复合物的分离与鉴定方法
• 2.4 Chl a 的分离纯化与鉴定
• 2.5 脂质体的制备及重组
• 2.6 蛋白脂质体特性的研究方法
• 第三章结果与分析
• 3.1 色素蛋白复合物的鉴定与特性
• 3.1.1 色素蛋白复合物的电泳检测
• 3.1.2 PSII 核心复合物的放氧活性检测
• 3.1.3 色素蛋白复合物的吸收光谱
• 3.1.4 色素蛋白复合物的77K 荧光发射光谱
• 3.1.5 色素蛋白复合物的77K 荧光激发光谱
• 3.2 PSII 色素蛋白复合物在Chl a-MGDG 脂质体中的重组研究
• 3.2.1 Chl a-MGDG 脂质体的组成和比例
• 3.2.2 重组后Chl a 的HPLC 和77K 荧光发射光谱
• 3.2.3 脂质体的透射电镜观察
• 3.2.4 蛋白脂质体的荧光发射光谱
• 3.2.5 蛋白脂质体的放氧活性
• 3.3 PSII 色素蛋白复合物在类囊体膜脂脂质体中的重组研究
• 3.3.1 蛋白脂质体的重组与鉴定
• 3.3.2 蛋白脂质体的光谱特征
• 3.3.3 蛋白脂质体的活性及天线大小
• 3.3.4 温度处理对蛋白脂质体的影响
• 3.4 PSII 色素蛋白复合物在PC-MGDG 脂质体中的重组研究
• 3.4.1 蛋白脂质体的重组与鉴定
• 3.4.2 蛋白脂质体的光谱特征
• 3.4.3 蛋白脂质体的活性及天线大小
• 3.4.4 蛋白脂质体的紫外区和可见区CD 光谱
• 3.5 微量天线功能的初步研究
• 3.5.1 OECC 和PSII core 核心复合物
• 3.5.2 蛋白脂质体的荧光光谱
• 3.5.3 蛋白脂质体的放氧活性
• 3.5.4 蛋白脂质体的天线大小
• 第四章讨论
• 4.1 MGDG 蛋白脂质体的构建
• 4.2 PSII 膜蛋白在脂质体中的交互作用
• 4.2.1 LHCII和OECC之间的相互作用
• 4.2.2 微量天线和PSII 膜蛋白的相互作用
• 4.3 MGDG 在PSII 蛋白脂质体交互作用中的功能
• 4.3.1 MGDG 对LHCII 和OECC 之间能量传递的影响
• 4.3.2 MGDG 对 PSII 蛋白脂质体放氧活性的影响
• 4.3.3 MGDG 对微量天线作用的影响
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历