不同膜脂环境中PSII核心复合物和外周天线之间的功能关系

光合作用过程中光能的吸收、传递和转化都是在类囊体膜中进行的，它是由脂质双层膜和色素蛋白复合物构成的。光系统II（PSII）是存在于类囊体膜中的多亚基色素蛋白复合物，主要功能是吸收光能，进行光诱导的电荷分离，产生电子传递并催化水的光解。光系统II捕光天线复合物（LHCII）与PSII核心复合物结合形成的PSII-LHCII超分子复合物，是PSII在体内的基本结构和功能单元，这一结构保证了LHCII吸收的能量快速有效的传递到PSII反应中心，进行原初光化学反应。膜脂与膜蛋白的相互作用在调节PSII-LHCII超分子复合物各亚基之间的结构和功能方面起着重要作用，而在类囊体膜脂中，非双层脂单半乳糖甘油二脂（MGDG）含量最多，约占50%，在光合膜蛋白的结构和功能中具有重要作用。 本论文利用脂质体重组等技术研究了LHCII和放氧核心超分子复合物（OECC）之间的功能关系，MGDG的作用以及微量天线的功能。主要结果如下： 1. MGDG能和Chl a、PC或其它类囊体膜脂一起与PSII蛋白构建蛋白脂质体，脂质体形状较规则统一，基本呈圆球状，阻止了MGDG反六角相结构的形成。脂质体的直径大小在100-500 nm之间，属于小单层脂质体。PSII膜蛋白LHCII和OECC能在MGDG脂质体中实现重组，形成LHCII-OECC超分子复合物，在结构上相互偶联，LHCII-OECC蛋白颗粒直径在15-25 nm之间。LHCII吸收的能量能够传递到核心复合物OECC中，形成功能上的偶联，而且LHCII的结合增加了功能天线的大小和捕光截面积，从而提高了PSII的光化学活性。 2. MGDG对蛋白脂质体的结构和功能有影响。低温荧光发射光谱和PSII光化学活性的结果显示，MGDG影响了PSII复合物色素和蛋白的存在状态；MGDG能增强LHCII和OECC之间的相互作用，促进能量从LHCII到核心复合物的传递，提高PSII的光化学活性。 3. MGDG促进类囊体膜脂和PC-MGDG蛋白脂质体的放氧活性的原因不同。在类囊体膜脂脂质体中，MGDG主要通过膜蛋白疏水部分的横向压力增加PSII偶合的天线量，提高PSII的光化学活性；而在PC-MGDG蛋白脂质体中，MGDG不能加强PSII与天线的偶合，可能是通过MGDG与LHCII的相互作用，增加PSII的光化学活性。 4. 微量天线不是大量天线和核心复合物重组和相互作用所必需的，但微量天线的存在，能促进大量天线与PSII核心复合物之间的能量传递和放氧活性，大量天线与PSII核心复合物之间的偶联作用得到增强。而且蛋白脂质体放氧活性的证据表明，MGDG能促进微量天线的这种作用。

Positional distribution of fatty acids on the glycerol backbone during the biosynthesis of glycerolipids in Ectocarpus fasciculatus

The biosynthesis of glycolipids in E. fasciculatus was studied by C-14 label and chase. The fatty acids in sulphoquinovosyl diacylglycerol (SQDG) were almost 16-carbon and 18-carbon ones. In addition to the two fatty acids, monogalactosyl diacylglycerol (MGDG) and digalactosyl diacylglycerol (DGDG) contained 8.5 mol% and 31.0 mol% of eicosapentaenoic acid (20 : 5), respectively, and this fatty acid was usually distributed in the sn-1 position of the glycerol backbone. When plants were incubated with [2-C-14] acetate, differences existed in the positional distribution of the labeled fatty acids in sn-1 and sn-2 among the three glycerolipids. In SQDG C-14-labeled fatty acids were distributed uniformly in the sn-1 and sn-2 positions. In DGDG, C-14-labeled fatty acids were mainly distributed in the sn-2 position. In MGDG, the radioactivity of fatty acids in sn-1 position was far greater than that in sn-2 position after a 30 min pulse label, and the difference in radioactivity between the two positions decreased rapidly. The above results indicated that differences in the positional distribution of C-14-labeled fatty acids between sn-1 and sn-2 positions might be related to 20 : 5 and the biosynthesis of DGDG. Our results also suggested that E. fasciculatus had the same DGDG biosynthetic pathway as that in higher plants and galactosyl transferase was selective for MGDC.

海洋动植物中不饱和脂肪酸的研究

不饱和脂肪酯是人及动物生长发育的必需物质。本论文分析了海洋动植物脂和脂肪酸的组成，并对不饱和脂肪酸的分离提纯方法进行了研究。一、海洋动植物的中性脂主要包括三酰甘油和胆固醇。动物极性脂主要为磷脂，包括磷脂酰丝馆酸（PS）、磷脂酸（PA）、磷脂酰肌醇（PI）、溶解性磷脂酰乙醇胺（LPE）、神经鞘磷脂（CAEP）、磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE），双磷脂酰甘油（DPG）。其中LPE、DPG为动物所特有的磷脂。植物极性脂包括PI、PC、PE、双半乳糖苷地酰甘油酯（DGDG）、硫代6-脱氧葡萄糖苷二酰甘油酯（SQDG）、单半乳糖苷二酰甘油酯（MGDG）、磷脂酰甘油（PG）及植物脑苷脂（Plant Cerebrosides）。其中MGDG、DGDG、SQDG为植物所特有的三种糖脂。二、海洋动植物含有丰富的不饱和脂肪酸，多聚不饱和脂肪酸（PUFA）含量尤为显著。灰凹贻贝（Crenomythilus graiaynus）的二十碳五烯酸（EPA）含量为10.6%,二十碳四烯酸（AA）为3.7%，二十二碳六烯酸（DHA）为14.26%。中间球海胆（Strongylocentrotus intermedius）的AA含量为7.36%，EPA为15.98%。内枝多管藻（Polysiphonia morroωii)PUFA含量非常高，AA占2.43%，20:4ω3占4.97%，EPA占45.03%。裙带菜（Undaria pinnatifida）的PUFA中，十八碳二烯酸占6.16%，AA占12.99%，EPA占7.83%这些PUFA大都为人及动物生长发育的必需脂肪酸。三、尿素诱导法是大量提取混合PUFA的有效方法。在产品中，饱和脂肪酸的含量可以忽略不计，单烯脂肪酸含量降低很多；高吸附能力的柱层析是提取PUFA单体的较好方法，其产物的纯度达98%以上。