Thermochromatium tepidum光合膜人工模拟体系的构造及其激发态能量传递动力学

【作者】 戴玲； 谭黎明； 石莹； 王鹏； 张建平； 王征宇；

【机构】 中国人民大学化学系； 茨城大学理学部；

【摘要】 紫色光合细菌光合膜chromatophore是由外周捕光天线蛋白LH2,核心复合物LH1-RC以一定比例形成的高度有序、二维平面阵列结构,承担着光吸收、激发态能量传递及电荷分离等功能。用细胞膜模拟体系——脂质体将不同的光合膜蛋白以不同比例重新组装成人工膜体系,再与天然chromatophore对比研究,可以进一步阐明光合膜超分子组装的构-效关系。本研究将中等嗜热紫色光合细菌Thermochromatium(Tch.)tepidum的LH2及LH1-RC以不同比例组装进由大豆卵磷脂构成的脂质体中(样品S1、S2),采用一系列稳态和瞬态光谱手段将它们与Tch.tepidum的chromatophore(样品S3)对比研究,结果表明:人工膜S1和S2样品的LH1-RC/LH2比例分别高于和低于天然膜chromatophor(e样品S3);飞秒时间分辨吸收动力学结果表明,选择性激LH2的B800,人工脂质体的LH2内B800→B850、LH2→LH1(B850→B915)激发态能量传递速率都比chromatophore中相应的过程快,而三种样品中LH1→RC(B915→RC)激发态能量传递速率则非常接近;B800、B850、B915间的激发态能量传递效率对比研究表明,两种人工膜体系的LH2内B800→B850激发态能量传递效率均比天然膜chromatophore中高,而LH2→LH1、LH1→RC的激发态能量传递效率则都比chromatophore中低,其中样品S1更为接近chromatophore;人工膜体系中LH2的取向不像天然膜体系中保持完全一致,以及光合膜蛋白的不同混合比例(S1和S2)导致人工膜上蛋白宏观二维阵列的疏密程度不同,是造成三种样品在激发态动力学上产生不同规律的根本原因。更多还原