Biomimetic crystallization of unusual macroporous calcium carbonate spherules in the presence of phosphatidylglycerol vesicles

We report the interesting finding that crystallization of calcium carbonate (CaCO3) in the presence of dimyristoylphosphatidylglycerol (DMPG) vesicles by a simple gas diffusion method results in the formation of unusual microscopic CaCO3 spherules. The experimental results indicate that the as-prepared CaCO3 spherules, which have a complex macroporous structure, are predominantly vaterite. It is believed that DMPG vesicles play an important role in the process of crystallization, and the possible formation mechanism is proposed.

磷脂对光系统II光合放氧的影响及其作用机理的研究

以类囊体膜中唯一的阴离子型磷脂一磷脂酰甘油(PG)为研究对象，应用放氧测定和富立叶红外光谱等实验方法和技术手段，对PG与光系统II (PSII)之间的相互作用进行了研究。 研究表明，PG对PSII的放氧活性产生显著影响，具有明显的浓度效应。在低浓度(2～22 mg PG／mg Chl)时对PSII的放氧活性有明显的促进作用，而在高浓度(24～40 mg PG／mg Chl)下则表现出显著的抑制作用。 PG对PSII放氧活性的影响与其引起蛋白结构的改变密切相关。结果显示，PG的作用导致PSII颗粒中蛋白质二级结构的改变，主要表现为α-螺旋、β-折叠的增加和无规卷曲的减少。 不仅如此，红外光谱的分析还表明，PG还使蛋白酪氨酸残基中的酚基构象及其周围的微极性发生改变，即在红外光谱的1620—1500 cm-1，之间芳香环骨架的伸缩振动带向高频方向变化，其吸收强度也相应增加;在3500～3100 cm. -1间出现新的氢键吸收峰。 PG除能促进PSII的放氧活性以外，还对PSII表现出新的作用，即PG可以使PSII颗粒因缺钙而受抑制的放氧活性得到恢复;外加Ca2+可使PG表现出对缺钙PSII颗粒(dc。PSII)放氧活性的更大促进作用，且随Ca2+浓度的增加，促进作用也越显著。 PG的作用也使dc。PSII蛋白的结构发生了改变，导致蛋白二级结构中a-螺旋、p_折叠结构的增加和转角、无规卷曲成分的减少，即可使PSII颗粒因缺钙而改变的蛋白结构基本得到恢复。PG还能与Ca2+形成离子对似的配合物，而这种配合物的形成可以优化缺钙PSII颗粒的功能如放氧活性等。

缺磷胁迫导致高等植物叶片中磷脂酰甘油（PG）含量降低的机理研究

磷脂酰甘油（PG）是植物类囊体膜中唯一的磷脂，在它的sn-2位上总是连着一个棕榈酸（16：0）或反式十六碳烯酸（16：1 trans）。由于PG的分子结构独特，对它的功能已有了很多研究，目前认为PG在维持类囊体膜的结构与功能方面具有非常重要的作用。缺磷胁迫下，蓝藻、衣藻及拟南芥、大麦等物种中均检测到了PG含量的下降。对这一现象的常见解释是缺磷导致了PG生物合成受阻，从而引起了其含量的降低。但迄今为止尚没有试验证据支持。本研究比较了缺磷对不同叶龄的小麦与烟草叶片中PG含量与PG水解酶的活性的影响，同时对缺磷叶片酶粗提液水解外源PG后的主要产物、几种磷脂酶抑制剂对上述酶反应的影响等进行了研究，以阐明缺磷条件下叶片中PG含量下降的主要原 因。 缺磷小麦第一叶完全展开时，PG含量与PG水解酶活性均与对照相似;而第三叶完全展开时，尽管缺磷第三叶中PG水解酶活性也与对照相似，但其PG含量低于对照。这一结果表明，在小麦叶片完全展开之前，缺磷条件未影响叶片中的PG水解酶活性，第三叶中较低的PG含量应由PG的生物合成受阻引起。并且，由于缺磷植株第一叶完全展开时PG含量未受影响而第三叶中却表现出了轻微降低，可以推测叶片萌发越晚，PG生物合成受到的抑制就会越严重。 为了研究叶片衰老过程中PG含量下降的原因，我们比较了6，10，14与18日龄时缺磷与对照小麦植株第一叶中PG的相对含量与PG水解酶活性。研究发现：6日龄时，刚刚完全展开的缺磷和对照小麦第一叶中无论是PG含量还是PG水解酶活性都较为相似;而随着叶片的逐渐衰老，缺磷植株第一叶中PG含量大幅度下降，同时伴随着PG水解酶活性的急剧上升。18日龄时，缺磷小麦第一叶中的PG含量较对照降低了69.1%，其PG水解酶活性也远高于对照，37ºC下温育30min后，缺磷叶片的酶粗提液使外源PG含量降低了74.16%，而对照中只降低了13.7%。上述结果表明，缺磷条件下，小麦叶片中PG含量降低的程度与PG水解酶活性的强弱密切相关，PG水解加剧是导致老叶中PG含量降低的一个重要原因。 磷脂酶是水解磷脂的主要酶类。目前在植物体中发现的磷脂酶种类主要有磷脂酶D（PLD）、磷脂酶C（PLC）与磷脂酶A（PLA）。通过薄层层析（TLC），我们发现缺磷小麦叶片的酶粗提液水解外源PG后的主要产物是磷脂酸（PA）、二脂酰甘油（DAG）与游离脂肪酸（FFA）。将n-丁醇加入到缺磷小麦叶片的体外酶反应体系中后，观察到PA、DAG与FFA的生成量均表现出一定程度的降低。由于n-丁醇是PA经PLD途径生成的抑制剂，因此，上述结果表明PLD参与了缺磷条件下小麦叶片中PG的水解。硫酸新霉素是PLC的非特异性抑制剂，低浓度的硫酸新霉素（100μM 和 200μM ）加入到缺磷小麦叶片的体外酶反应体系后，三种产物的生成受到了严重抑制，表明PLC也与缺磷叶片中PG的降解密切相关。 为了进一步分析缺磷导致PG含量降低的原因，我们以烟草为试验材料，检测了缺磷胁迫对烟草嫩叶和老叶中的PG含量、PG水解酶活性、与PG降解相关的酶的种类及PLC、PLDα、PLDβ与PAT-1基因在mRNA上表达水平的的影响。结果表明，缺磷烟草叶片中PG含量的降低由PG生物合成受阻与PG降解加剧共同导致，PLC和PLD活性与烟草叶片中PG的降解有关。缺磷植株老叶中PG水解酶活性及PLC、PLDα、PLDβ基因在mRNA水平上的表达量均高于对照，表明在磷胁迫条件下，老叶中PG水解酶活性可能受到转录水平上的调节， PLC、PLDα、PLDβ转录活性的增强导致了PLC、PLD活性加强，从而引起PG降解的加剧，最终导致了PG含量的降低。与PLC、PLDα和PLDβ不同，缺磷胁迫对patatin蛋白（表现PLA2活性）的编码基因PAT-1在转录水平上的表达无影响，TLC分析PG的水解产物也未检测到溶血磷脂酰甘油（LPG）的生成。由此可见，PLA活性可能与缺磷条件下PG的降解无关。

蓝藻磷脂磷酸酶基因的缺失对光合作用的影响

磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol, PG)是类囊体膜(也叫光合膜)中唯一的一种磷脂。在蓝藻中，PG的合成途径为：磷脂酸(phosphatidic acid, PA)胞嘧啶双磷酸-二酰基甘油 (cytidine diphosphate diacylglycerol, CDP-DAG) 磷酸磷脂酰甘油 (phosphatidylglycerol phosphate, PGP)PG。其中最后一步反应是由PGP去磷酸化而生成PG，催化该反应的是PGP磷酸酶。然而迄今为止，PGP磷酸酶还没有在蓝藻和高等植物中得到克隆和鉴定。本工作在鱼腥藻Anabaena sp. PCC7120中通过将一个可能编码PGP磷酸酶的基因(alr1715)进行突变，获得缺失PG的突变体。与野生型相比，该突变体PG的含量降低了30%左右。突变后的蓝藻藻丝发黄、生长缓慢，叶绿素含量降低。整体细胞的光合作用活性、光系统II(photosystem II，PSII)的放氧活性以及PSII反应中心的光能转化效率显著下降，传递给PSII的激发能减少。

磷脂酰甘油对光系统I的调控作用

磷脂酰甘油(PG)是光系统I(PSI)中唯一的磷脂，也是PSI重要的组成部分。在本工作中，我们通过改变PSI中PG的含量(体外重组至PG脂质体或专一性磷脂酶降解)，研究了PG对PSI的调控作用。主要结果如下： 1. 外加PG导致PSI色素的结合状态和激子相互作用发生改变。吸收光谱中，Chl a特征峰蓝移且吸收降低。低温荧光光谱中，680nm处的峰逐渐明显，F730-735 /F680的比值下降，LHCI-730激发峰蓝移。可视CD光谱中Chl a、Chl b蓝移，它们的相互作用增强;类胡萝卜素分子发生红移。 2. PSI的重组引起了PSI蛋白质结构的改变，即蛋白的α-螺旋结构增加而无序结构含量减少。同时，PSI蛋白质内部的色氨酸残基处于更极性的环境。 3. PG对PSI的电子传递的影响具有浓度效应。低浓度时可以促进PSI的电子传递活性，而在相对较高浓度时抑制PSI的电子传递。 4. PLA2的处理导致PSI中PG的缺失，抑制了PSI反应中心P700的暗还原反应，即延长了其还原所用的时间。P700的暗还原反应存在快相和慢相两相反应。PG的缺失降低了这两相反应的反应速率，抑制了电子从质体蓝素(PC)到P700+的传递。

A new method for studying the interaction between chlorpromazine and phospholipid bilayer

The spectroscopic and transmission electron microscopy (TEM) studies of interaction between chlorpromazine (CPZ) and dimyristoyl phosphatidylglycerol (DMPG) bilayer by using gold nanoparticles (AuN-Ps) as probes are reported. The DMPG bilayer-protected AuNPs were prepared by a simple one-step method. The DMPG bilayer tethered on the AuNPs was considered as a biomembrane model. The addition of CPZ affected the surface plasmon resonance (SPR) and morphology of the prepared AuNPs, and this effect was monitored by UV-vis spectroscopy and TEM.