用于光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备装置及方法

摘要

本发明提供了用于光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备装置及方法，装置包括离心机主体、叶片处理装置、加液装置和移液装置，离心机主体包括离心槽、离心柱、离心电机、试管槽和自动压封器，叶片处理装置包括固定架、匀浆机、匀浆容器和过滤器，加液装置包括旋转架、低渗缓冲液罐、增溶液罐，移液装置包括移液架、负压取液机和伸缩取液管；方法包括：叶片处理、叶绿体分离、类囊体膜制备、PSII颗粒制备、PSII放氧核心复合物制备和CP43和CP47的提取制备。总之，本发明具有结构新颖、操作方便、提取效率高等优点。

说明书

技术领域

本发明属于植物研究技术领域，具体是涉及用于光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备装置及方法。

背景技术

太阳能是地球上生命活动的原动力。来自太阳的辐射能只有通过光合生物的光合作用才能转化为生命活动所必需的各种形式的化学能。提高粮食产量的最有潜力和效率的途径应是提高作物的光能转化和利用效率，通过揭示光合作用高效吸能、传能和转能的机理，开辟太阳能利用的新途径将是下世纪解决能源短缺的重要途径之—。光合器官内的许多氧化还原组分和电子传递分子机构都表现出明显的双稳态特征，以此制作单电子操作的分子逻辑器件将成为未来计算机的理想功能材料。此外，光合作用吸收二氧化碳释放氧气对调节日益恶化的大气环境起着至关重要的作用。由此可见，光合作用的研究将对人类社会的生存和持续发展产生巨大的推动作用。

强光对高等植物的光合作用具有抑制和破坏作用，植物光合机构接受的光能超过光合作用所能利用的数量时,光合功能便降低,表现为量子效率和光能转换效率的降低,这就是所谓的光合作用的光抑制。光抑制的作用机理十分复杂，光胁迫下叶片、叶绿体、类囊体膜、光系统II颗粒或放氧颗粒均能观察到光破坏现象。20世纪80年代中期,对光抑制的原初部位及主要部位在PSII已经达成共识。植物体在自然环境中经常会遭受强光胁迫，产生光抑制现象，进而影响到包括光合作用在内的各种生理活动。

在PSII中，光能首先由外周天线吸收，然后由内周天线(CP43和CP47)传递给反应中心，在反应中心中发生光化学反应。对CP43和CP47的研究是当今光合作用研究的热点之一，其结构与功能的阐述对于剖析PSII的空间结构，揭示PSII内激发能吸收、分配和传递的机理，以及PSII放氧的机理均有重要作用。本发明设计了一种用于光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备装置及方法。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了用于光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备装置及方法。

本发明的技术方案是：用于光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备装置，主要包括离心机主体、叶片处理装置、加液装置和移液装置，

所述离心机主体固定在水平台面上，离心机主体中部设有圆柱空槽型的离心槽，所述离心槽内设有离心柱，离心机主体底部中心处设有与所述离心柱底端连接的离心电机，所述离心柱内部边缘处十字型设有四个用于放置试管的试管槽，离心柱中心处设有用于自动对所述试管槽内试管进行压盖密封的自动压封器，

所述叶片处理装置包括固定设置在所述离心机主体左侧端的固定架、安装在所述固定架上端的匀浆机、安装在固定架中部的匀浆容器和安装在固定架中下部的过滤器，

所述匀浆容器包括活动套接在所述固定架上的套杆和活动安装在所述套杆远端的匀浆杯，所述匀浆杯下端设有出料漏斗，所述出料漏斗与匀浆杯连接处设有排液阀，

所述过滤器包括套接在所述固定架上的活动套杆和活动安装在所述活动套杆远端的集液杯，所述集液杯上端设有多层一次性纱布，所述集液杯侧壁下部设有出液阀，

所述加液装置包括固定设置在所述离心机主体后侧端的旋转架和分别安装在所述旋转架两侧的低渗缓冲液罐、增溶液罐，所述低渗缓冲液罐侧壁下端外侧设有加液阀一，所述增溶液罐侧壁下端外侧设有加液阀二，所述加液阀一和加液阀二均可旋转至所述试管槽正上方，

所述移液装置包括固定设置在所述离心机主体右侧端的移液架、固定安装在所述移液架底部的负压取液机和安装在所述移液架顶端的伸缩取液管。

进一步地，所述离心机主体前侧端面上设有控制面板，用于设置提取制备装置运行参数。

进一步地，所述试管槽内设有用于固定所述试管的固定夹，避免在离心或启封试管时试管脱离试管槽。

进一步地，所述自动压封器包括固定设置在离心柱内部的微型液压泵、连接在所述微型液压泵上侧输出端的液压升降杆、安装在所述液压升降杆顶端的电控旋转头、呈十字型固定安装在所述电控旋转头侧边的四个连接杆和分别设置在四个所述连接杆远端的试管封盖，自动压封装置可以实现离心前试管的自动封盖，无需人为操作，节省人力并且可以避免操作人员忘记封盖试管。

进一步地，所述离心柱内还设有负压发生器，所述负压发生器通过内部管道与四个所述试管封盖连通，用于使试管内形成负压环境，在叶绿体胀破过程中负压环境可以加速叶绿体的胀破，效率高。

进一步地，所述匀浆杯上端活动设有防溅盖，所述匀浆机底端的机头可贯穿所述防溅盖置于所述匀浆杯内部，避免在匀浆过程中匀浆液飞溅。

进一步地，所述集液杯上端口边缘设有磁力圈，所述磁力圈上磁性吸附有磁力压圈，所述多层一次性纱布夹设在所述磁力压圈与磁力圈之间，方便固定和更换一次性纱布。

进一步地，所述低渗缓冲液罐与所述增溶液罐均为隔温保存罐，低渗缓冲液和增溶液管均需要低温保存，隔温保存罐可以延长保存时间。

进一步地，所述伸缩取液管下端活动套接有可更换的一次性取液管，避免一个取液管多次使用造成制备溶液混合。

利用上述提取制备装置进行光系统II内周天线CP43和CP47提取制备的方法，主要包括以下步骤：

S1：叶片处理

将叶片剪碎后放入匀浆杯中，并向匀浆杯中加入缓冲液，盖上防溅盖后将匀浆容器向上移动，使匀浆机的机头伸入匀浆杯内，开启匀浆机对匀浆杯内的叶片进行匀浆处理，处理结束后打开排液阀将匀浆液排至过滤器中，匀浆液经过多层一次性纱布过滤去除残留叶片后进入集液杯收集；

S2：叶绿体分离

在试管槽内放置试管，将试管转动至出液阀下方，打开出液阀将过滤后的匀浆液加入至试管中，利用自动封压器将试管密封后开启离心电机进行离心，离心结束后用移液装置将位于试管中部的叶绿体取出；

S3：类囊体膜制备

将一空白试管转动至移液装置的伸缩取液管下方，将步骤S2取得的叶绿体转移时空白试管内，然后将加液装置的低渗缓冲液罐转动至试管上方，向试管内加入低渗缓冲液，用自动封压器将试管密封后开启负压发生器，使试管内形成负压条件，加速叶绿体的胀破，然后开启开启离心电机进行离心，离心结束后更换伸缩移液管上套接的一次性取液管，然后用移液装置抽取试管内含有类囊体膜的上清液；

S4：PSII颗粒制备

将一空白试管转动至移液装置的伸缩取液管下方，将步骤S3取得的上清液转移时空白试管内，然后将加液装置的增溶液罐转动至试管上方，向试管内加入增溶液，利用自动封压器将试管密封后开启离心电机进行离心，离心结束后用移液装置抽取试管内含有光系统II的上清液；

S5：PSII放氧核心复合物制备

将步骤S4中取得的上清液电泳处理后用离子交换柱洗脱得到PSII放氧核心复合物；

S6：CP43和CP47的提取制备

将步骤S5中制备得到的PSII放氧核心复合物用填充不同缓冲液的离子交换柱分别洗脱，得到CP43和CP47。

本发明的有益效果是：本发明提供的用于光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备装置及方法，尤其适用于实验室研究使用，通过将叶片处理装置集成设置在离心机主体上，只需要将剪碎的叶片放入叶片处理装置内就可以完成叶片的匀浆、过滤和收集，并且通过出液阀就可以很方便的将匀浆液加入至试管内进行进一步处理，在离心机主体内设置可以对试管进行自动封盖的自动压封器，可以在离心前对试管自动进行封盖，并且试管封盖上连通有负压发生器，可以使试管内部形成负压环境，加速叶绿体的胀破，还设置有加液装置可以精确的添加低渗缓冲液和增溶液，设置可以更换一次性取液管的移液装置，可以精确移液量。总之，本发明具有结构新颖、操作方便、提取效率高等优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的离心机主体结构示意图；

图3是本发明的离心柱结构示意图；

图4是本发明的试管槽俯视图；

图5是本发明的匀浆容器结构示意图；

图6是本发明的过滤器结构示意图。

其中，1-离心机主体、11-离心槽、12-离心柱、13-离心电机、14-试管槽、141-固定夹、15-自动压封器、151-微型液压泵、152-液压升降杆、153-电控旋转头、154-连接杆、155-试管封盖、16-控制面板、17-负压发生器、2-叶片处理装置、21-固定架、22-匀浆机、23-匀浆容器、231-套杆、232-匀浆杯、233-防溅盖、234-出料漏斗、235-排液阀、24-过滤器、241-活动套杆、242-集液杯、243-磁力圈、244-磁力压圈、245-出液阀、3-加液装置、31-旋转架、32-低渗缓冲液罐、321-加液阀一、33-增溶液罐、331-加液阀二、4-移液装置、41-移液架、42-负压取液机、43-伸缩取液管、44-一次性取液管。

具体实施方式

为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1-6和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。

实施例：如图1所示，用于光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备装置，主要包括离心机主体1、叶片处理装置2、加液装置3和移液装置4，

离心机主体1固定在水平台面上，如图2所示，离心机主体1中部设有圆柱空槽型的离心槽11，离心槽11内设有离心柱12，离心机主体1底部中心处设有与离心柱12底端连接的离心电机13，如图3所示，离心柱12内部边缘处十字型设有四个用于放置试管的试管槽14，如图4所示，试管槽14内设有用于固定试管的固定夹141，离心柱12中心处设有用于自动对试管槽14内试管进行压盖密封的自动压封器15，

自动压封器15包括固定设置在离心柱12内部的微型液压泵151、连接在微型液压泵151上侧输出端的液压升降杆152、安装在液压升降杆151顶端的电控旋转头153、呈十字型固定安装在电控旋转头153侧边的四个连接杆154和分别设置在四个连接杆154远端的试管封盖155，

离心柱12内还设有负压发生器17，负压发生器17通过内部管道与四个试管封盖155连通，用于使试管内形成负压环境，离心机主体1前侧端面上设有控制面板16，

叶片处理装置2包括固定设置在离心机主体1左侧端的固定架21、安装在固定架21上端的匀浆机22、安装在固定架21中部的匀浆容器23和安装在固定架21中下部的过滤器24，

如图5所示，匀浆容器23包括活动套接在固定架21上的套杆231和活动安装在套杆231远端的匀浆杯232，匀浆杯232上端活动设有防溅盖233，匀浆机22底端的机头可贯穿防溅盖233置于匀浆杯232内部，匀浆杯232下端设有出料漏斗234，出料漏斗234与匀浆杯232连接处设有排液阀235，

如图6所示，过滤器24包括套接在固定架21上的活动套杆241和活动安装在活动套杆241远端的集液杯242，集液杯242上端设有多层一次性纱布，集液杯242上端口边缘设有磁力圈243，磁力圈243上磁性吸附有磁力压圈244，多层一次性纱布夹设在磁力压圈244与磁力圈243之间，集液杯242侧壁下部设有出液阀245，

加液装置3包括固定设置在离心机主体1后侧端的旋转架31和分别安装在旋转架31两侧的低渗缓冲液罐32、增溶液罐33，低渗缓冲液罐32与增溶液罐33均为隔温保存罐，低渗缓冲液罐32侧壁下端外侧设有加液阀一321，增溶液罐33侧壁下端外侧设有加液阀二331，加液阀一321和加液阀二331均可旋转至试管槽14正上方，

移液装置4包括固定设置在离心机主体1右侧端的移液架41、固定安装在移液架41底部的负压取液机42和安装在移液架41顶端的伸缩取液管43，伸缩取液管43下端活动套接有可更换的一次性取液管44，

上述电子元件未做特殊指定，均可选用市售的普通产品，只要能够满足本发明的使用需求即可。

利用上述实施例中提取制备装置进行光系统II内周天线CP43和CP47的提取制备方法，主要包括以下步骤：

S1：叶片处理

将叶片剪碎后放入匀浆杯232中，并向匀浆杯232中加入缓冲液，盖上防溅盖233后将匀浆容器23向上移动，使匀浆机22的机头伸入匀浆杯232内，开启匀浆机22对匀浆杯232内的叶片进行匀浆处理，处理结束后打开排液阀235将匀浆液排至过滤器24中，匀浆液经过多层一次性纱布过滤去除残留叶片后进入集液杯242收集；

S2：叶绿体分离

在试管槽14内放置试管，将试管转动至出液阀245下方，打开出液阀245将过滤后的匀浆液加入至试管中，利用自动封压器15将试管密封后开启离心电机13进行离心，离心结束后用移液装置4将位于试管中部的叶绿体取出；

S3：类囊体膜制备

将一空白试管转动至移液装置4的伸缩取液管43下方，将步骤S2取得的叶绿体转移时空白试管内，然后将加液装置3的低渗缓冲液罐32转动至试管上方，向试管内加入低渗缓冲液，用自动封压器15将试管密封后开启负压发生器17，使试管内形成负压条件，加速叶绿体的胀破，然后开启开启离心电机13进行离心，离心结束后更换伸缩移液管43上套接的一次性取液管44，然后用移液装置4抽取试管内含有类囊体膜的上清液；

S4：PSII颗粒制备

将一空白试管转动至移液装置4的伸缩取液管43下方，将步骤S3取得的上清液转移时空白试管内，然后将加液装置3的增溶液罐33转动至试管上方，向试管内加入增溶液，利用自动封压器15将试管密封后开启离心电机13进行离心，离心结束后用移液装置4抽取试管内含有光系统II的上清液；

S5：PSII放氧核心复合物制备

将步骤S4中取得的上清液电泳处理后用离子交换柱洗脱得到PSII放氧核心复合物；

S6：CP43和CP47的提取制备

将步骤S5中制备得到的PSII放氧核心复合物用填充不同缓冲液的离子交换柱分别洗脱，得到CP43和CP47。