光適應

所謂光循環就是光碟機動的一系列中間產物的產生,最終又回到初始狀態的原始細菌視紫紅質。 之後伴隨一系列熱馳豫中間態J,K,L,M1,M2,N和O再回到光適應的細菌視紫紅質(BR)態。 細菌視紫紅質的光化學循環的途徑並不是唯一的,處於不同的條件下的細菌視紫紅質分子會有不同的循環途徑。

所謂光循環就是光碟機動的一系列中間產物的產生,最終又回到初始狀態的原始細菌視紫紅質。紫膜的功能單元是細菌視紫紅質,細菌視紫紅質具有暗適應性和光適應性兩種,它們之間可以相互轉化。暗適應性的生色團是全反型和13-順式的混合物,而光適應性的生色團是全反型。只有全反型生色團的細菌視紫紅質才能進行光循環。已經發現的細菌視紫紅質的最初光中間產物稱為I,形成的時間過程為430飛秒,即4.3×10-13秒。之後伴隨一系列熱馳豫中間態J,K,L,M1,M2,N和O再回到光適應的細菌視紫紅質(BR)態。
在光化學過程中值得注意的是其中兩個較為穩定的中間產物K和M,尤其是M產物引起了很多研究者的興趣。首先質子在M態形成前釋放出來,又在M態衰減後再攝取進去。M態與質子泵的功能密切相關,另外,M態的吸收峰波長在410納米與基態570納米相距很遠,光譜之間不產生重疊,這為光子器件套用提供了充分的條件。在光化學循環過程中發生了生色團視黃醛的異構化,即從全反型式變成13-順式,這與暗適應時的13-順式有差別,再從13-順式回到全反型式。同時還產生去質子化和重質子化的過程,在基質時希夫鹼基是質子化的,到M態時希夫鹼基是去質子化的,再回到質子化的其它中間態和基態。
 
細菌視紫紅質的光化學循環的途徑並不是唯一的,處於不同的條件下的細菌視紫紅質分子會有不同的循環途徑。在低pH下和高pH下循環途徑不一樣,在某種條件下可產生一些不同的中間產物,如P態和Q態中間體,它們的吸收峰波長分別是490納米和380納米,其生色團視黃醛為9-順式,此產物是十分穩定的中間態,光譜與基態差別更大,因此更具有實際的套用前景,但由於Q態的產率很低,目前還有待進一步研究和改進。
對於光循環的途徑,目前提出了不同的模型,如單向的線性模型、協同模型、平行模型和分支(旁路)模型。這些模型都有一些實驗根據,但又很難解釋一些現象,很可能不同的模型表示了不同的條件下光循環過程。由於光循環的一些中間體在相近的時間域內出現,各中間體的吸收光譜範圍又互相覆蓋重疊,從而使研究這些中間體之間的相互變化規律變得很困難,因此到目前為止對光循環還不能得到很滿意的解釋。

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們