拟南芥RBD1蛋白参与PSII生物发生的分子机理研究
发布时间：2021-07-23 10:00
光合作用是指藻类、光合细菌和陆生植物等吸收光能、将水和二氧化碳转化为氧气与有机物的过程。光合作用捕获光能,释放氧气,用以供给地球上的生命。在高等植物中,光合作用发生在叶绿体的类囊体膜上。类囊体膜上分布着许多参与光合作用的大分子蛋白复合物,这些蛋白复合物分别为光系统II（PSII）、Cyt b6f、光系统I（PSI）和ATP合酶等,它们协同合作,高度有序,分别行使着各自的功能,以完成光合作用这一高度复杂的生物学过程。PSII是一个拥有众多蛋白亚基、色素分子和辅助因子的色素蛋白超级复合物,在光合作用中发挥着接收光能,将水分解为氧气并且传递电子的重要功能。虽然我们对于PSII的组成成分已经有了一定的认识,但是对于它是如何组装亚基与修复损伤,又是怎样抵抗胁迫和维持稳定等方面知之甚少。因此为了帮助我们更好地了解PSII的组装过程,本课题以RBD1蛋白为研究目标,利用分子生物学、生物化学和遗传学等原理与实验方法,探究有关PSII生物发生的机理。RBD1蛋白是一个含有铁元素的小分子量蛋白,它含有一个C端跨膜螺旋和一个rubredoxin结构域。此前的研究初步表明,缺少RBD1蛋白的突变体中PSII的...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物光合作用发生的场所（AileenTaguchi）
上海师范大学硕士学位论文第一章绪论3素Pheo，同时水作为最终电子供体在类囊体囊腔内被解离成质子与电子，在放氧复合物OEC作用下释放氧气，并且将电子传递给反应中心色素分子P680。脱镁叶绿素Pheo将接收的电子传递给质体醌PQ，PQ接受电子与质子，将电子传递给细胞色素b6f复合物，同时将质子泵入类囊体膜内。细胞色素b6f复合物将电子传递给质体蓝素PC。在PSI中，反应中心色素分子P700经光照被激发，将电子传递给铁硫蛋白Fe-S，同时失去电子的色素分子P700接受来自质体蓝素PC的电子。电子经铁硫蛋白Fe-S再传递给铁氧还蛋白Fd，FNR（铁氧还蛋白-NADP+还原酶）将铁氧还蛋白Fd的电子传递给NADP+，使电子的最终受体NADP+在膜外被还原为NADPH[10]，同时又增大了跨膜质子浓度梯度。在类囊体膜上，由PSII、Cytb6f、PSI组成了Z形光合电子传递链（图1-2），PSII氧化水分子，还原Cytf；PSI氧化Cytf，还原NADP+[11,12]。图1-2光合作用的Z形电子传递模式（Hohmann-MarriottandBlankenship）Figure1-2Z(forzigzag)schemeofphotosynthesis在光合作用的电子传递过程中，质子被泵入类囊体膜内，因此最终形成光驱动的pH和电势差，即电化学浓度梯度（质子动力）。在ATP合酶的催化下，利用质子动力将ADP与游离的磷酸基团Pi合成ATP并释放。光合磷酸化是在20世纪50年代由DanielArnon和他的同事发现的[13]。当时关于叶绿体可以产生ATP的声明受到了相当多的质疑。因为磷酸化被认为是线粒体的专属。在有氧呼吸过程中，线粒体将有机物分解释放的能量合成NADH，通过呼吸电子传递链与氧化磷酸化，将NADH氧化为NAD+并生成ATP。所以人们很难接受，叶绿体将NADP+还原为NADPH的同时产生ATP。
上海师范大学硕士学位论文第一章绪论5图1-3类囊体膜上的蛋白复合物（Dr.JonathanNield）Figure1-3Proteincomplexesonthylakoidmembrane在放氧的光合生物中，PSII在光合反应中心里是独特的，因为它具有将H2O氧化成O2的能力[21]。PSII产生的氧气是大气中氧气的来源，并且从根本上改变了地球上生命的发展进程。PSII可以形成超级复合物，其单体复合物包括D1、D2、CP43和CP47等蛋白亚基和许多辅助因子，还有一些光捕获复合物，包括LHCII复合物和一些其他相关的LHC蛋白。其中两个叶绿素结合蛋白D1和D2构成了PSII反应中心的核心。反应中心蛋白还包括PsbI以及与膜结合的细胞色素b559的α亚基和β亚基[22]，这两个亚基的功能可能是预防光损伤[23]。PSII反应中心核心复合物的色素包括六个叶绿素a分子、两个脱镁叶绿素a分子和两个β-胡萝卜素[24]。其中有两个叶绿素分子很容易从复合物中分离出去，被称为ChlZ，在光保护中也很重要。反应中心外围是两个核心天线复合物，即CP43和CP47（分别用于表观质量为43kDa和47kDa的叶绿素蛋白质），它们向反应中心传递光能，并且参与氧气的释放[25]。PSII独特的组成部分是OEC放氧复合体（锰聚合体），放氧复合体OEC含有一个四核锰簇，在类囊体膜的囊腔一侧，参与水的裂解与氧气的释放。
本文编号：3299078
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物光合作用发生的场所（AileenTaguchi）
上海师范大学硕士学位论文第一章绪论3素Pheo，同时水作为最终电子供体在类囊体囊腔内被解离成质子与电子，在放氧复合物OEC作用下释放氧气，并且将电子传递给反应中心色素分子P680。脱镁叶绿素Pheo将接收的电子传递给质体醌PQ，PQ接受电子与质子，将电子传递给细胞色素b6f复合物，同时将质子泵入类囊体膜内。细胞色素b6f复合物将电子传递给质体蓝素PC。在PSI中，反应中心色素分子P700经光照被激发，将电子传递给铁硫蛋白Fe-S，同时失去电子的色素分子P700接受来自质体蓝素PC的电子。电子经铁硫蛋白Fe-S再传递给铁氧还蛋白Fd，FNR（铁氧还蛋白-NADP+还原酶）将铁氧还蛋白Fd的电子传递给NADP+，使电子的最终受体NADP+在膜外被还原为NADPH[10]，同时又增大了跨膜质子浓度梯度。在类囊体膜上，由PSII、Cytb6f、PSI组成了Z形光合电子传递链（图1-2），PSII氧化水分子，还原Cytf；PSI氧化Cytf，还原NADP+[11,12]。图1-2光合作用的Z形电子传递模式（Hohmann-MarriottandBlankenship）Figure1-2Z(forzigzag)schemeofphotosynthesis在光合作用的电子传递过程中，质子被泵入类囊体膜内，因此最终形成光驱动的pH和电势差，即电化学浓度梯度（质子动力）。在ATP合酶的催化下，利用质子动力将ADP与游离的磷酸基团Pi合成ATP并释放。光合磷酸化是在20世纪50年代由DanielArnon和他的同事发现的[13]。当时关于叶绿体可以产生ATP的声明受到了相当多的质疑。因为磷酸化被认为是线粒体的专属。在有氧呼吸过程中，线粒体将有机物分解释放的能量合成NADH，通过呼吸电子传递链与氧化磷酸化，将NADH氧化为NAD+并生成ATP。所以人们很难接受，叶绿体将NADP+还原为NADPH的同时产生ATP。
上海师范大学硕士学位论文第一章绪论5图1-3类囊体膜上的蛋白复合物（Dr.JonathanNield）Figure1-3Proteincomplexesonthylakoidmembrane在放氧的光合生物中，PSII在光合反应中心里是独特的，因为它具有将H2O氧化成O2的能力[21]。PSII产生的氧气是大气中氧气的来源，并且从根本上改变了地球上生命的发展进程。PSII可以形成超级复合物，其单体复合物包括D1、D2、CP43和CP47等蛋白亚基和许多辅助因子，还有一些光捕获复合物，包括LHCII复合物和一些其他相关的LHC蛋白。其中两个叶绿素结合蛋白D1和D2构成了PSII反应中心的核心。反应中心蛋白还包括PsbI以及与膜结合的细胞色素b559的α亚基和β亚基[22]，这两个亚基的功能可能是预防光损伤[23]。PSII反应中心核心复合物的色素包括六个叶绿素a分子、两个脱镁叶绿素a分子和两个β-胡萝卜素[24]。其中有两个叶绿素分子很容易从复合物中分离出去，被称为ChlZ，在光保护中也很重要。反应中心外围是两个核心天线复合物，即CP43和CP47（分别用于表观质量为43kDa和47kDa的叶绿素蛋白质），它们向反应中心传递光能，并且参与氧气的释放[25]。PSII独特的组成部分是OEC放氧复合体（锰聚合体），放氧复合体OEC含有一个四核锰簇，在类囊体膜的囊腔一侧，参与水的裂解与氧气的释放。
本文编号：3299078
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