石莼光合膜蛋白复合体的提取及光合特性研究

摘要

海洋绿藻光合膜蛋白结构与功能研究表明,绿藻在色素-蛋白复合物的组成上具有多样性,是绿藻适应海洋中特定生存环境的结果,暗示了海洋绿藻的光合膜蛋白在结构和能量传递等方面具有特异性,但这些特异的色素组成及荧光特性有何重要的生理功能,尚缺乏深入、系统的研究,本论文针对这些基础问题对绿藻石莼进行了研究。
　　 首先,成功用差速离心法提取出石莼类囊体膜,石莼的捕光系统较大。首次采用冻融-连续蔗糖梯度离心方法成功提取出石莼捕光色素天线蛋白复合物Ⅱ(LHCⅡ),SDS-PAGE凝胶电泳分析表明,石莼LHCⅡ只有27 kDa一条带,表明得到的是纯度较高的LHCⅡ样品。与菠菜LHCⅡ相比,石莼LMCⅡ缺少25 kDa的条带,表明在蛋白组成亚型上二者可能存在差异。石莼LHCⅡ与菠菜LHCⅡ的色素组成大致相同,但石莼LHCⅡ含有独特的色素Chl a’。将LHCⅡ进一步蔗糖梯度分离,可以看到石莼和菠菜的LHCⅡ都主要以三聚体形式存在。石莼LHCⅡ和菠菜LHCⅡ相比,在圆二色光谱的蓝区有更为明显的差异,表明石莼的类胡萝卜素分子与蛋白结合的构象上与高等植物不同。
　　 其次,对石莼和菠菜类囊体膜热稳定性进行对比研究表明,石莼类囊体膜的变性温度Tm值比菠菜类囊体膜的Tm值高5℃,在菠菜类囊体膜内,温度首先影响膜蛋白内的能量传递,然后是色素之间的相互作用力和色素自身的变化。
　　 最后,用水热合成法在FTO玻璃上生成的纳米ZnO晶核分布比较均匀、粒径一般在20～40 nm；用LB膜仪把类囊体膜吸附在纳米ZnO上,形成的Z型LB膜具有良好的导电性能,而且随着LB膜层数的增加短路电流不断增大,用菠菜类囊体膜制成的导电膜开路电压和短路电流比相同层数石莼类囊体导电膜小。

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缩写词

第一章 前言

1.1 类囊体膜的结构组成及其功能

1.1.1 光系统Ⅱ(PSⅡ)

1.1.2 细胞色素b6f蛋白复合体(Cytb6f)

1.1.3 光系统Ⅰ(PSⅠ)

1.1.4 腺苷三磷酸合成酶(ATP合成酶)

1.2 LHCII的结构与功能

1.2.1 LHCII的结构

1.2.2 LHCII的功能

1.3 海洋绿藻光合膜蛋白的研究进展

1.4 光合膜蛋白热稳定性研究

1.5 光合膜蛋白的固定及光电性质的研究

1.6 课题研究的目的及内容

1.6.1 目的

1.6.2 研究内容

1.7 实验仪器及药品

1.7.1 实验仪器

1.7.2 实验药品

第二章 石莼类囊体膜的提取及光合特性研究

2.1 材料与方法

2.1.1 类囊体膜的制备

2.1.2 吸收光谱的测定

2.1.3 荧光光谱的测定

2.1.4 SDS-PAGE分析

2.1.5 叶绿素含量和Chl a/b比值的测定

2.1.6 高效液相色谱(HPLC)检测和色素分析

2.1.7 圆二色光谱的测定

2.2 实验结果与分析

2.2.1 石莼类囊体膜的分离

2.2.2 石莼类囊体膜的多肽组成

2.2.3 石莼类囊体膜的吸收光谱分析

2.2.4 石莼类囊体膜的室温荧光光谱分析

2.2.5 石莼类囊体膜的低温荧光光谱分析

2.2.6 石莼类囊体膜的色素组成分析

2.2.7 石莼类囊体膜的圆二色谱图分析

2.3 讨论

2.4 小结

第三章 石莼LHCII的提纯及光合特性研究

3.1 材料与方法

3.1.1 类囊体膜的增溶

3.1.2 吸收光谱的测定

3.1.3 荧光光谱的测定

3.1.4 SDS-PAGE分析

3.1.5 叶绿素含量和Chl a/b比值的测定

3.1.6 高效液相色谱(HPLc)检测和色素分析

3.1.7 圆二色光谱的测定

3.2 实验结果与分析

3.2.1 石莼LHCII的分离纯化

3.2.2 石莼LCHII的SDS-PAGE凝胶电泳图分析

3.2.3 石莼LHCII高效液相分析

3.2.4 石莼LHCII吸收光谱分析

3.2.5 石莼LHCII荧光光谱分析

3.2.6 石莼LHCII的圆二色谱分析

3.2.7 石莼LHCII单体与三聚体的分离

3.3 讨论

3.4 小结

第四章 石莼类囊体膜和LHCII的热稳定性研究

4.1 实验材料和方法

4.1.1 类囊体膜的热处理及光谱表征

4.2 实验结果与分析

4.2.1 热处理对类囊体膜吸收光谱的影响

4.2.2 热处理对类囊体膜荧光发射光谱的影响

4.2.3 热处理对类囊体膜低温荧光发射光谱的影响

4.2.4 热处理对类囊体膜圆二色光谱的影响

4.2.5 热处理对类囊体膜高效液相色谱的影响

4.3 讨论

4.4 小结

第五章 石莼类囊体膜在纳米氧化锌上的组装和光电性质研究

5.1 材料与方法

5.1.1 纳米ZnO的制备

5.1.2 类囊体膜单层及多层膜的制备

5.1.3 类囊体膜在纳米ZnO上电学性质

5.2 实验部分与分析

5.2.1 纳米ZnO制备分析

5.2.2 类囊体膜在纳米ZnO上的吸附及光电性质

5.3 讨论

5.3 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果

致谢