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高等植物类囊体膜的活性氧研究—Ⅰ.光系统Ⅱ强光照射后超氧阴离子自由基的ESR探索

刘科;孙健;刘扬;张启元;匡廷云

  光照下高等植物叶绿体能产生对机体有强烈损伤作用的超氧阴离子自由基(O_(2~*)~-)。前人普遍认为 O_(2~*)~-的产生部位是位于类囊体膜上的光系统Ⅰ(PSI),而对光系统Ⅱ(PSII)产生 O_(2~*)~-的状况却缺乏足够的了解。本文利用自旋捕捉电子顺磁共振(ESR)的方法对从菠菜叶绿体中分离提纯的 PSII 颗粒产生 O_(2~*)~-的情况进行了研究。通过对样品充氧、加入超氧化物歧化酶(SOD)抑制剂四氰乙烯(TCNE)以及光照时原位检测 ESR 信号等手段,首次在 PSII 中检测到 O_(2~*)~-与 DMPO 加合物的特征 ESR 信号。而在没有 SOD 抑制剂的情况下,光照下 PSII 中O_(2~*)~-与 DMPO 加合物数量显著下降。进一步实验发现 PSII 中超氧产率随氧分子减少而显著下降。超氧产率具有 pH 值依赖性,在 pH 值为6.0-6.5范围内,超氧产率最高,大于此范围则显著下降。而 PSII 颗粒的 Tris 处理将导致超氧产率的急剧减少。以上结果表明水裂解放氧十分活跃的 PSII 也是高等植物叶绿体在光照下产生 O_(2~*)~-的活跃部位,产生的超氧能被内源 SOD 清除, 且超氧的生成与 PSII 的电子传递活性密切关联。……