紫色光合细菌Tch. tepidum是一种中等嗜热的硫细菌。其光合膜蛋白核心复合物LH1-RC的Qy吸收相比于其它嗜温菌种红移大约40 nm(红叶绿素)。本项目通过EDTA萃取、添加钙离子等方法制备出LH1的Qy吸收位置不同的构造体。主要运用稳态吸收和荧光、飞秒时间分辨吸收、近红外傅里叶变换拉曼以及激光共振拉曼光谱等方法对不同构造体的色素空间结构、能量传递动力学机制进行了探索。结果发现造成LH1 Qy大幅红移的结构原因是蛋白亚基中存在的钙离子结合位点造成的细菌叶绿素聚集状态改变所致。理论模拟计算进一步推测出钙离子结合位点的空间位置及微观结构。本项目还详细研究了该菌种外周捕光天线LH2在溶液中以及聚集状态下的激发态能量传递动力学机制。发现 NC=C=11和12的类胡萝卜素分子间存在超快能量传递;NC=C=12的类胡萝卜素含量最少却可作为能量陷阱起到光保护作用。光合膜中LH2聚集体间存在27 ps 的激子迁移时间,对应于30~40nm的空间距离,研究结果有助于理解天然环境下LH2 聚集效应的生理学含义,并对人工光合作用超分子体系有一定启示。
英文主题词Thermochromatium tepidum; photosynthetic membrane protein complex; 'red'bacteriochlorophyll; time resolved spectroscopy; dynamics of EET;