光合作用研究取得进展

山东大学微生物技术国家重点实验室、山东大学海洋生物技术研究中心张玉忠教授与荷兰莱顿大学Thijs J. Aartsma教授等合作在光合作用研究方面取得了重要进展,其研究成果在2008年12月12日以封面文章的形式发表在国际知名杂志《生物化学杂志》(Journal of Biological Chemistry)上。

图2.放大的紫球藻细胞 (引自http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/images/porphyridium.jpg)

图1.放大的紫球藻细胞
平安彩票(引自http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/images/porphyridium.jpg)

多年来,国内外一直用透射电子显微镜技术研究藻胆体的结构,但透射电子显微镜观察的是样品的二维结构。张玉忠教授课题组刘鲁宁等人,利用原子力显微镜技术,首次从纳米尺度上,直接观察到了单细胞红藻——紫球藻天然状态下藻胆体的三维形貌(64×42×28nm)(长×宽×高)及其在类囊体膜上的排列格式。研究发现紫球藻藻胆体在类囊体膜上的排列格式具有多样性,更有意义的是,各种不同排列格式中,藻胆体在类囊体膜上的排列都是非常拥挤的。此外,张玉忠教授与荷兰莱顿大学Thijs J. Aartsma教授等合作,利用单分子光谱技术,发现强光下紫球藻通过藻胆体内部能量传递解偶联,来实现过多光能的耗散,避免过多光能对光系统II的伤害,根据上述研究结果,提出了红藻中新的过多能量耗散机制模型。研究成果近期发表在PLOS ONE(2008,3(9):e3134)上。

藻胆体是蓝藻(蓝细菌)和红藻光合作用的主要捕光色素蛋白复合物,由藻胆蛋白和连接蛋白组成,分布于类囊体膜的表面,负责光能的吸收,并主要传递给光系统II,实现光能向化学能的转变。藻胆蛋白和藻胆体的结构与功能的研究,对于阐明光合作用的机制、进化及其在生物医学检测中的应用具有重要的意义。

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