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细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,简称BR)是嗜盐菌紫膜上的跨膜质子传递蛋白,是至今为止最典型也是研究得最多的膜蛋白,它利用光能驱使质子跨膜转移,形成电化学梯度,细胞利用储存于梯度巾的能量合成ATP和完成其他需要能量的生命功能。
本文第三章工作研究了肼与蓝膜的相互作用,借助了紫外一可见光谱,荧光光谱,闪光光解等多种光谱手段,研究结果表明:无水肼可以使蓝膜转化为紫膜,同时光循环也得到恢复,但是光循环中间体M412的衰减加快,这与金属阳离子加入到蓝膜溶液中时的现象是完全不同的(这个过程中M412的衰减是减慢的)。同时我们研究了pH和温度对无水肼与蓝膜之间的相互作用的影响。在无水肼加入到蓝膜溶液中时,重组反应的灵敏度是pH和温度依赖的。在pH4.8到pH2之间,灵敏度随酸性的增加而降低。在20至40℃之间,无水肼与蓝膜溶液的反应灵敏度随着温度的升高而降低。
本文第四章工作研究了用生物素标记紫膜中的蛋白细菌视紫红质(BR),时间分辨动力学光谱发现BR的质子泵功能下降约50%,AFM图像清晰地表明生物素分子在紫膜两面都有标记,只是在紫膜细胞外侧的远多于细胞内侧的。同时我们还发现,紫膜在同荧光胺反应后,再经生物素修饰,只在紫膜的细胞内侧有修饰,而在细胞外侧无修饰。光电实验表明生物素标记的紫膜仍具有光电响应特性,只是光电流有所减小。在同一条件下生物素标记的紫膜的M412产率是正常紫膜的50%。这些结果对于BR的生物修饰和紫膜定向组装及基于BR的光电器件的设计都很有用处。
生物素不仅可以对紫膜中蛋白进行修饰,在一定条件下,生物素还可以对紫膜的糖脂进行修饰,本文第五章我们研究了脂在经生物标记后紫膜的一些性质变化,同时在AFM中观测了标记后的紫膜的表面形态差异。时间分辨动力学光谱发现与高碘酸钠反应后的紫膜在生物素化后质子泵功能下降约30%,在同一条件下生物素标记的紫膜的M412产率是正常紫膜的70%。未修饰的针尖的AFM图像清晰地表明生物素分子只在紫膜的一面有标记,只是在紫膜细胞外侧发生标记。而修饰的针尖在AFM下可以观察到拱形形貌的出现,从而更进一步的证明了:高碘酸钠反应后的紫膜在生物素化后,只在紫膜的细胞外侧发生标记。