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《中国科学院研究生院(上海生命科学研究院)》 2004年
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ATP合酶的结构与功能及其在细胞光自养过程中的活性变化

曾小美  
【摘要】:F1Fo ATP合酶是能量代谢的关键酶,它利用跨膜的质子动力势合成生物体内的能量通货—ATP。叶绿体ATP合酶是由突出于膜外的CF1和嵌于膜内的CF0两部分组成的。CFo形成跨膜的质子通道,并为CF1提供膜上的结合位点。CF1上具有核苷酸结合和催化位点。体外培养的光自养细胞也是研究光合机构形成的一种新材料,其最重要的优点是其生理条件和生长速率的调节及其组织分化容易控制。本文实验工作主要集中在叶绿体ATP合酶(亚基的结构与功能研究、光自养型愈伤组织的诱导培养及其自养过程中光合特性和光合磷酸化活力的变化等方面。 叶绿体ATP合酶(亚基定点突变对其功能的影响 利用突变引物和PCR方法将菠菜叶绿体ATP合酶(亚基N端第三位的亮氨酸(Leu)分别突变为异亮氨酸(Ile)、苯丙氨酸(Phe)、苏氨酸(Thr)、精氨酸(Arg)、谷氨酸(Glu)和脯氨酸(Pro)。(亚基及其突变体基因均能在 E.coli中正常表达。检测突变对(亚基功能和ATP合酶合成ATP活力的影响。结果显示(亚基突变体抑制游离CF1或膜结合ATP合酶的Ca2+-ATP水解能力和其堵塞跨膜质子泄漏功能均比野生型的低。Leu突变成Phe或Ile后,突变体蛋白恢复缺失(亚基类囊体膜ATP合成活力的能力比野生型的稍高些,但其它突变体的均比野生型的低。这些结果表明,叶绿体ATP合酶(亚基N端第三位氨基酸的疏水、非极性和不带电荷性质对(亚基的抑制ATP水解和堵塞跨膜质子泄漏功能是非常重要的。 2. 叶绿体ATP合酶(亚基缺失突变对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度及其ATP合成能力的影响 外加(亚基或缺失突变的(亚基蛋白于叶绿体悬浮液中对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度和光合磷酸化活力均有促进作用。N端缺失突变的(亚基随着其缺失氨基酸残基数目的增加, 它们对叶绿体的毫秒延迟发光快相强度和光合磷酸化活力的促进作用逐渐减弱, 且它们与缺失(亚基的类囊体膜重组后的ATP合成活力也逐渐减小; 但是C端缺失突变的(亚基随着其缺失氨基酸残基数目的增加, 它们的促进作用反而逐渐增强, 且与缺失(亚 WP=6 基类囊体膜重组后的ATP合成活力也逐渐增大, 但均仍不如野生型(亚基的高。这些结果表明, 叶绿体ATP合酶(亚基的N端结构可通过调节(亚基的堵塞跨膜质子泄漏能力影响合酶的ATP合成能力, 叶绿体ATP合酶(亚基的C端区域对于ATP的合成具有微妙的调节作用。 3. 烟草光自养型愈伤组织的培养及其自养过程中光合磷酸化活力的变化 本文首次通过将烟草愈伤组织从蔗糖浓度为20 g/L的固体培养基转移到蔗糖浓度逐渐降低的液体培养基(培养液)中依次培养的方法,将它们从异养逐步诱导转变为光自养型的愈伤组织。当愈伤组织在蔗糖浓度为20 g/L的培养液中培养4周后,其叶绿素含量、可溶性蛋白含量、叶绿体的ATP水解(ATPase)活力和非循环光合磷酸化活力均很低。愈伤组织再转移到蔗糖浓度为10 g/L的培养液中培养2周后,其叶绿素含量显著上升,同时其可溶性蛋白含量和叶绿体的ATPase活力明显增大,但是其叶绿体的光合磷酸化活力只是稍有所上升。将愈伤组织再于蔗糖浓度为5 g/L的培养液中培养1周后,其叶绿体的光合磷酸化活力显著增大,且其叶绿素含量、可溶性蛋白含量、叶绿体的ATPase活力有所增加。愈伤组织最后转接到无蔗糖的培养液中培养1周后,其叶绿体的ATPase活力、光合磷酸化活力等仍上升,且此时愈伤组织的净光合速率才从负值增大为正值。这些结果表明愈伤组织从异养转变为光自养过程中,其叶绿体的光合磷酸化功能是逐渐完善的。愈伤组织先快速合成叶绿素,然后其ATP合酶的活性增加和膜的垛叠程度上升,最后其叶绿体的光合磷酸化功能趋向完善,此时愈伤组织才转变为光自养型的愈伤组织。 4. 胡萝卜光自养型愈伤组织的诱导培养及其光合特性 首次经诱导得到胡萝卜光自养型愈伤组织。以叶绿素为单位计算,获得的光自养型愈伤组织的光合活力达到甚至超过了整体植株叶片水平。同时测定愈伤组织转变为光自养过程中光合特性的变化,结果表明其叶绿素含量逐渐上升、暗呼吸速率和Chl a/Chl b比值逐渐下降;而且用电子显微镜观察到愈伤组织中叶绿体结构逐渐发育的过程。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海生命科学研究院)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q946

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【引证文献】
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1 付连双;土壤水分对寒地冬小麦越冬性的影响[D];沈阳农业大学;2011年
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1 徐春和,沈允钢;叶绿体毫秒级延迟发光的快相变化与水氧化时质子释放的关系的研究[J];中国科学(B辑 化学 生物学 农学 医学 地学);1983年09期
2 魏家绵,沈允钢,李德耀,徐春和;氢原子参与光合磷酸化问题的探讨[J];科学通报;1987年02期
3 石晓冰,魏家绵,沈允钢;叶绿体ATP合酶CF_1与CF_0亚基间的相互作用[J];科学通报;2001年18期
4 沈允鋼,宏育羣;光合磷酸化的研究 Ⅷ.黄化小麦幼苗变綠时光合磷酸化活力的发生[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;1963年04期
5 史瑾,魏家绵,沈允钢;玉米叶绿体ATP合成酶ε亚基的定点突变[J];生物化学与生物物理学报;1998年05期
6 魏家绵,沈允钢,李德耀;多粘菌素B对光合磷酸化的促进作用[J];植物生理学报;1990年03期
7 史谨,魏家绵,李德耀,王颖君,沈允钢;叶绿体ATP合成酶ε亚基对菠菜叶绿体毫秒延迟发光的影响[J];植物生理学报;1998年02期
8 石晓冰,史瑾,沈允钢;突变的叶绿体ATP合成酶ε亚基对菠菜叶绿体毫秒延迟发光的影响[J];植物生理学报;1999年03期
9 王振国,魏家绵,沈允钢;玉米叶绿体atpB基因表达产物的特性及其抗体对CF_1功能的影响[J];植物生理学报;1995年03期
10 史瑾,魏家绵,沈允钢;叶绿体atpE基因表达产物的生化特性[J];植物生理学报;1996年03期
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1 上官周平,陈培元;水分胁迫对小麦叶片光合作用的影响及其与抗旱性的关系[J];西北植物学报;1990年01期
2 王娜,陈国祥,邵志广,刘双,吴国荣,陆长梅;磷缓解水鳖镉毒害的生理研究[J];西北植物学报;2001年06期
3 何涛;吴学明;王学仁;张改娜;贾敬芬;;不同海拔火绒草光合特性的研究[J];西北植物学报;2005年12期
4 蒋文智;重金属镉对叶绿体超微结构的影响[J];广西科学;1995年02期
5 郭春绒,潘登魁,丁起盛,张西存;LaCl_3、PrCl_3对菠菜光合放氧及叶绿体ATP酶活性影响的研究[J];河北农业科学;1996年01期
6 高尚德,赵焕登;紫菜和石莼对酸耐受力的研究 Ⅱ.不同pH对条斑紫菜和孔石莼光合作用和细胞结构的影响[J];海洋与湖沼;1988年01期
7 石晓冰,魏家绵,沈允钢;Using yeast two-hybrid system to detect interactions of ATP synthase subunits from Spinacia oleracea[J];Science in China(Series C:Life Sciences);2000年02期
8 裴真明,杨根平,郭连旺;离子通道在高等植物光合能量转换中的功能[J];中国科学C辑:生命科学;1996年01期
9 石晓冰,魏家绵,沈允钢;用酵母双杂交系统检测菠菜叶绿体ATP合酶CF_1各亚基间的相互作用[J];中国科学C辑:生命科学;2000年03期
10 谭延熙,廖映枌;激光对甜橙光合色素影响的研究[J];激光生物学;1992年01期
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2 魏凤珍;李金才;王永华;尹钧;王成雨;屈会娟;郅胜军;;小麦抗寒性的影响因素及小麦冻害的防御与补救措施[J];安徽农业科学;2006年10期
3 何云;李贤伟;李西;龚伟;;2种野生岩生植物叶片可溶性蛋白含量对低温胁迫的响应[J];安徽农业科学;2008年18期
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5 田秀菊;孟令忠;任淑华;;持续低温对冬小麦产量的影响及应对措施[J];现代农业科技;2010年23期
6 朱政;蒋家月;江昌俊;李雯;;低温胁迫对茶树叶片SOD、可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响[J];安徽农业大学学报;2011年01期
7 刘建;项东云;陈健波;唐庆兰;叶露;张照远;;低温胁迫对桉树光合和叶绿素荧光参数的影响[J];桉树科技;2009年01期
8 牛锦凤,平吉成,王振平,王文举,李国;几个鲜食葡萄品种抗寒性的比较研究[J];北方园艺;2005年06期
9 王淑杰,王家民,李亚东,王春梅;可溶性全蛋白、可溶性糖含量与葡萄抗寒性关系的研究[J];北方园艺;1996年02期
10 于同泉,柴丽娜,刘宗萍;水分胁迫下小麦幼苗可溶性蛋白质的表现与小麦抗旱蛋白之初探[J];北京农学院学报;1995年01期
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2 董杜鹃;棉铃虫变态时期差异表达基因的鉴定及真核起始因子5C基因克隆及性质研究[D];山东大学;2008年
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5 王征宏;干旱对小麦灌浆期物质转运的调控[D];西北农林科技大学;2009年
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3 许端祥;抗病相关基因转化马铃薯及其表达的初步研究[D];福建农林大学;2008年
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5 丁伟;水稻干旱胁迫蛋白质组相关数据和生物信息分析研究[D];华中农业大学;2009年
6 王宁;热杀伤人舌鳞癌Tca8113细胞过程中的蛋白质组学研究[D];昆明医学院;2010年
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1 徐春和,沈允钢;叶绿体毫秒级延迟发光的快相变化与水氧化时质子释放的关系的研究[J];中国科学(B辑 化学 生物学 农学 医学 地学);1983年09期
2 石晓冰,魏家绵,沈允钢;用酵母双杂交系统检测菠菜叶绿体ATP合酶CF_1各亚基间的相互作用[J];中国科学C辑:生命科学;2000年03期
3 沈允鋼;殷宏章;沈巩楙;;水稻开花前后光合作用产物的轉变与分配[J];科学通报;1959年12期
4 魏家绵,沈允钢,李德耀,徐春和;氢原子参与光合磷酸化问题的探讨[J];科学通报;1987年02期
5 吴少龙,马正平,李有则;水氧化释放质子与H~+-ATP酶复合体的CF_0之间的联系[J];科学通报;1991年04期
6 殷宏章,沈允钢,沈巩楙,杨善元,邱国雄;光合磷酸化的量子需要量[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;1961年02期
7 沈允鋼,沈巩楙;光合磷酸化的研究 Ⅱ.光合磷酸化的“光强效应”及中间产物[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;1962年01期
8 沈巩楙,杨善元;光合磷酸化的研究 Ⅳ.Mehler反应与光合磷酸化[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;1962年02期
9 沈允钢,李有则,沈巩楙,殷宏章;光合磷酸化的研究 Ⅶ.关于光下积聚高能中间产物性质的探讨[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;1963年03期
10 魏家绵,沈允钢,李德耀;光合磷酸化偶联机制研究——Ⅵ.叶绿体完整度对P/e_2值的影响[J];植物生理学报;1983年03期
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7 林振武,王玉琴,吴少伯,汤玉玮;6-苄氨基嘌呤促进黄化小麦叶片叶绿体的发育——Ⅱ.红光对叶绿素形成的影响[J];植物生理与分子生物学学报;1982年04期
8 徐远航,吴辉煌,陈滨晖,周绍民;叶绿素涂层铂电极的光电性能[J];厦门大学学报(自然科学版);1993年04期
9 冯敏;指导学生做叶绿体中色素提取和分离的实验[J];生物学通报;1996年04期
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1 金宋荣;谁识艾叶绿[N];中国商报;2003年
2 周龙兴;根红叶绿说菠菜[N];民族医药报;2001年
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1 曾小美;ATP合酶的结构与功能及其在细胞光自养过程中的活性变化[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2004年
2 倪张林;叶绿体ATP合酶CF_1的小亚基结构与功能[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2004年
3 程运江;柑橘体细胞胞质遗传及叶绿体SSR引物开发研究[D];华中农业大学;2004年
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1 杨郁文;小麦T型雄性不育育性恢复基因Rf6的SSR标记和育性相关基因的分离[D];南京农业大学;2004年
2 王振莲;古太子莲、太空莲与三种现代莲亲缘关系及光合特性的研究[D];首都师范大学;2005年
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4 侯桂琴;杜氏盐藻(Dunaliella salina)叶绿体atpA片段的克隆及杂交分析[D];郑州大学;2004年
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8 袁旭;叶绿体核糖体蛋白PSRP-1部分cDNA序列的克隆[D];四川大学;2001年
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10 肖海军;PVA-SbQ固定叶绿体及其在检测除草剂中的应用研究[D];浙江大学;2001年
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