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[转载]Hg、Cd对芽光合膜光化学活性及多肽的影响: ontores001 2016-1-15 12:02; 随着当前环境酸化所导致的陆地水质酸化及水体富营养化,水环境重金属污染趋势亦日益加重,其中Hg 2 + 、Cd2+是水体中毒害较强、分布较广的重金属.近年来就Hg2+、Cd2+对植物的影响已有较多报道,但大多集中在叶绿素含量、抗氧化酶系统等方面的研究上,并且主要以陆生植物为研究对象;对植物光合作用过程中行使光能聚集、转化等功能的光合膜的影响则甚少涉及,尤其是水生经济植物受Hg2+、Cd2+污染后光合膜特性变化的则未见报道.莼菜( B rasenia schreberi)属睡莲科,是长中下游水域重要的野生经济植物,越冬芽是莼菜度过冬季寒冷环境进行营养繁殖的主要形式.水体中重金属(Hg2+、Cd 2 +)污染极易造成对莼菜越冬芽生理生化过程的伤害,进而对越冬后莼菜的生长发育及产量产生影响.本文以莼菜越冬芽为材料,系统研究Hg2+、Cd2+对其茎叶叶绿素含量、光合膜组分及光化学特性的影响.以揭示重金属离子Hg2+、Cd2+对莼菜越冬芽光合生理生化过程产生影响的内在机制,为调节控制莼菜对重金属污染的抵御能力提供依据. 材料与方法 111 实验材料供试材料莼菜(B rasenia schreberi) 于11月份采自苏州东山太湖水域,实验所用越冬芽生理年龄及生长状态基本一致. 112 培养方法实验用重金属试剂为分析纯HgCl2、CdCl2,用蒸馏水将其配制成一定浓度,再经培养液稀释成不同浓度的重金属处理溶液.HgCl2溶液浓度依次为1、2、5mmol/L,CdCl2溶液浓度为2、5、10mmol/L.溶液分别存放于4L的玻璃缸中,将越冬芽固定在玻璃板上置于处理溶液中培养,自然光照,培养温度10—12℃,培养6—8天后取越冬芽茎叶分别测定各项指标.Hg2+和Cd2+各处理浓度均设置3个平行组,并重复实验一次. 113 测定方法按Arnon方法,用UV2754型分光光度计测定叶绿素的含量.参照Dunahay的方法取莼菜越冬芽茎叶分别制备具光化学活性的茎、叶类囊体膜.按J.Coombs方法采用薄膜氧电极和自动记录装置分段测定PSⅠ还原能力及PSⅡ放氧活性.用UV2754型分光光度计测定类囊体膜的室温吸收光谱,测定时Chl含量为10μg/mL.用岛津RF2540型荧光分光光度计测定室温条件下类囊体膜的荧光发射光谱,测定时激发光波长480nm,狭缝10nm,样品用50mmol/LTricine(pH718)稀释到Cu浓度为4μg(Chl)/mL.参Laemmli(1970)方法进行 SDS2PA GE 分离多肽组分 ,电泳图谱经凝胶成像 ,并经分析系统 GDS28000 扫描成图. 结果与讨论 211 Hg2+、Cd2+对叶绿素含量及叶绿素a/b比值的影响，显示,在相同的处理浓度下Hg2+对莼菜茎叶的影响较Cd2+显著,这与某些陆生植物对Hg2+、Cd2+的敏感程度相似.比较莼菜越冬芽茎叶处理后的变化可发现,Hg2+、Cd2+的伤害在叶片上表现较为严重,尤其是Hg2+浓度大于2mmol/L时,叶片叶绿素含量及叶绿素a/b比值均显著变化,茎经Hg 2+处理后叶绿素含量及叶绿素a/b比值的下降幅度不如叶片大.叶绿素含量和叶绿素a/b比值是光合器官生理状况的重要指标,莼菜越冬芽经 Hg2+、Cd2+处理后,其光合功能将会受到一定影响,不利于越冬,并将影响植株的发育及繁殖能力.212Hg2+、Cd2+对光合膜室温吸收光谱的影响,当处理Hg2+浓度达到2mmol/L时,叶片光合膜叶绿素在红光和蓝紫光区域的吸收峰几乎消失,说明在此Hg2+浓度下,光合膜结构及叶绿素的结合状态受到严重损伤,无法行使光能吸收及转换功能.经Hg2+处理后的茎的吸收光谱也产生变化,但影响程度不如叶片明显.莼菜越冬芽经Cd2+处理后,茎叶光合膜吸收光谱虽出现变化,但较Hg2+处理变化幅度小.213Hg2+、Cd2+对光合膜室温荧光发射光谱的影响。莼菜越冬芽经Hg2+处理后,低浓度时(1mmol/L)时,叶绿素含量、叶绿素a/b比值呈下降趋势;当Hg2+浓度达到或超过2mmol/L时,叶绿素含量及叶绿素a/b比值出现显著改变;室温吸收光谱、荧光发射光谱、PSⅠ及PSⅡ活性、光合膜多肽组分也出现类似变化;茎经Hg2+处理后变化相对较弱.Cd2+处理后,莼菜越冬芽叶绿素含量、光合膜特性及组分也产生变化,但变化程度较Hg2+处理弱;同样叶片对Cd2+的反应较茎强. 原文地址： http://blog.tianya.cn/post-7092494-105305195-1.shtml; 1128 次阅读|0 个评论

利用经验正交函数数据插值法重构东中国海叶绿素a质量浓度场: hailunhe 2013-7-29 19:59; 利用经验正交函数数据插值法重构东中国海叶绿素a质量浓度场作者:何海伦，李熠，王渊，宋迅殊，刘晓辉中文摘要: 利用经验正交函数数据插值法（Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions）重构由MODIS?Aqua卫星提供的三级产品叶绿素a质量浓度，得到了从2003—2009年东中国海叶绿素a质量浓度的月平均场。东中国海近岸叶绿素a质量浓度7 a平均值明显高于外海。对叶绿素a质量浓度季节平均场进行分析研究表明，东中国海叶绿素a质量浓度主要受长江径流、海表水温和季风的影响。对叶绿素a质量浓度异常场进行EOF分析表明，第一模态方差贡献为37.8％，空间分布显示，在长江口东北部出现叶绿素a质量浓度异常高值区，时间变化以半年和半年以下周期为主；第二模态方差贡献为21.4％，空间分布显示，在长江口东部出现叶绿素a质量浓度异常高值区，时间系数主要表现为年际变化。中文关键词:叶绿素a质量浓度；经验正交函数数据插值法；东中国海 HY1302-01-2.pdf; 个人分类: publications|3150 次阅读|0 个评论

[转载]藻类植物进化三种路线: syfox 2013-1-25 22:15; 藻类植物可以是从原始的光合细菌发展而来的。光合细菌具有细菌绿素，利用无机的硫化氢作为氢的供应者，产生了光系统Ⅰ。原始藻类植物，如蓝藻类所具有的叶绿素 a，很可能是由细菌绿素进化而来的。蓝藻类利用广泛存在的水为氢的供应者，具有光系统Ⅱ，通过光合作用产生了氧。随着蓝藻类的产生，光合细菌类逐渐退居次要地位，而放氧型的蓝藻类则逐渐成为占优势的种类，释放出来的氧气逐渐改变了大气性质，使整个生物界朝着能量利用效率更高的喜氧生物方向发展。这个方向的进一步发展就产生了具有真核的红藻类，同时，类囊体单条地组成为叶绿体，但集光色素基本上一样，仍以藻胆蛋白为集光色素。蓝藻和红藻的集光色素，藻胆蛋白，需用大量能量和物质合成，是很不经济的原始类型，所以只能发展到红藻类，形成进化上的一个盲枝。藻类植物的第二个发展方向是在海洋里产生含叶绿素a和叶绿素c的杂色藻类。叶绿素c代替了藻胆蛋白,进一步解决了更有效地利用光能的问题。在开始的时候，藻胆蛋白仍继续存在,如在隐藻类，但进一步的进化,效率较低的藻胆蛋白没有继续存在的必要而逐渐被淘汰，所以在比隐藻类较为高级的种类，如在甲藻类、硅藻类，除叶绿素a以外，只有叶绿素c，而藻胆蛋白消失了。迄今，海洋仍为含有叶绿素c的种类,包括甲藻类、金藻类、黄藻类和硅藻类等浮游藻类和褐藻类的底栖藻类，占据优势。但这个类群不能离开水体，仍是一个盲枝。藻类植物的第三发展方向是在海洋较浅处产生绿色植物。它们除了叶绿素a以外，还产生了叶绿素b。据科学家估计,叶绿素a+b系统比之叶绿素a+藻胆蛋白系统，光合作用效率高出了3倍，也高于叶绿素a+c系统。这是藻类植物进化的主流。很可能十几年前发现的原绿藻就是这类植物的祖先。原绿藻植物出现的时间可能与原核的杂色藻类（尚未发现）差不多，但由于某种原因，可能与当时的大气光照条件有关，杂色藻类大量发展起来而原绿藻却停留在原始状态。后来，环境条件变为较为适合于叶绿素 b生物的生长，从原绿藻植物就产生了真核的绿藻类。它们不但已产生了叶绿体，而且已经有了比较其他藻类更加进步的光合器，即具有基粒的叶绿体。就是这类植物终于登陆，进一步演化为苔藓植物、蕨类植物及种子植物。几亿年前地球大气的含氧量已达到现在大气的百分之十，形成了臭氧屏蔽层，阻挡了杀伤生物的紫外线，使陆地具备了生命生存的条件。登上陆地后，光合生物的进化速度大大加快,在大约5亿年内就从原始的陆地植物发展到高等的种子植物。; 个人分类: 学习|3517 次阅读|0 个评论

初冬叶语: 热度 8 cherrylu1960 2012-11-11 17:07; 立冬了。但秋还未远去，在四季分明的北方，大多数怕冷的落叶植物上，我们--叶子们还在，就是一个证明。从深秋到初冬，我们中的许多成员，穿上了多彩的外衣，黄的、红的、紫的 …… 随着气温变化、我们衣服的色彩变幻，渐渐地，我们也要离开母体，扑向大地了。风儿来了，我们扭动着薄薄弱弱的身体，飘飘洒洒，落满大地，也上演着最后的辉煌，带给人们深秋的美。在那些缺少色彩的年代，这个季节，人们眼中是“枯枝落叶遍地黄”的凄凉景色，今天，多彩的年代，同样的景色，在人们眼中已演变成了“一地黄叶也辉煌”的美景。看样子，年代不同，人们的心境不同，人们眼中的我们随季节变化的景色是大不一样的。时代在前进 , 人们的生活越变越好了。辉煌过后，我们也该向人们书写一年的总结了。到了寒冬，也许，我们中的许多，可能已融入泥士。不过，来年，我们还会回来的。春天，天气逐渐变暖的时候，我们会随着嫩芽舒展身躯，并慢慢变绿。叶绿素染成的绿衣是我们的最爱，也是树儿的最爱。没有叶绿素参与的光合作用，树木就得不到食物，不能茁壮成长。当然，叶绿素在我们的身体里站住脚，并非一帆风顺，有时小小的我们迫不亟待地钻出了枝条，可营养不够，不具备大量生产叶绿素的本领，所以刚刚长出来的我们衣服的颜色还是早就存在在的一些色素，比如花青素的颜色。因此,春天我们中的一些刚刚出生的小朋友，颜色有些发红发紫发黄就是很自然的啦。等到我们的翅膀硬了，会大量造叶绿素了，身上的绿衣就会变得格外漂亮了，当然，我们中的一些成员由于各种各样的原因会生病，会变得体弱，合成的叶素不够了，就会出现病态的黄色，这有点像人生了病，脸会发黄发黑一样吧。叶绿素的合成需要的条件复杂，它也比较娇气，尤其怕冷，天暖和的时候，它们在我们的身体里过得很舒服，尽心妆点绿色的大地。到了秋天，天一冷，我们体内的叶绿素就有些受不了了，抵挡不住低温的侵袭，慢慢被破坏掉，这时，我们的绿衣就穿不住了。人们看贯了穿绿衣服的我们，绿色把大地装点得一片生机。可是，穿绿衣的我们，往往不被人们关注，因为太普通了，多少缺乏点特色。叶绿素被破坏，这时，我们体内其它一些色素终于有了更多表现的机会。看我们的银杏叶伙伴，深秋的变黄的叶子，在阳光的映照下，显得异常美丽，很惹人注目呢，特别是一地的银杏落叶，使大地披上了金黄的彩妆，造就了很独特的景色呢。银杏叶子披金衣，这要归功于身体里的类胡萝卜素。再看那万山红遍的美景，功劳则要归功于于花青素了，花青素不仅是许多花和果中的常住居民，与叶绿素一样，也存在于植物叶子的液泡中，它是一种很神奇的物质，可以随着细胞酸碱度的变化，显现不同的颜色。天冷了，植物准备过冬了，细胞中的可溶性糖多了，酸性增加，我们中的一些含花青素多的成员，就会穿上红色或紫红色的衣服了。天冷得越突然，比如突遭霜冻，红得越快，红的程度越深。所以有了“霜叶红于二月花”的描述。可见花青素显现的颜色很受温度变化的影响呢。长在不同树上的我们的兄弟姐妹们，合成花青素的数量不一样，环境中的酸碱度不一样，这些都会影响花青素的表现。花青素就像一种神奇的物质，变幻无穷，把深秋初冬装扮着色彩斑斓。四季分明的北方温带地区，秋未初冬是很美的季节呢。人总会变老，我们叶子家族也是也样。到了秋天，经历了绿衣退去，黄衣上场表演，我们渐渐变得衰老，已无力抵御寒风的吹拂，很难在树上停留了。我们会随风飘落，融入大地。 "草不谢荣于春天，叶不怨落于秋天”。天冷了，我们的暂时离去其实也是一件好事，也是一种牺牲，对于树木来说，少了众多张吃饭喝水的嘴巴，也可以更好了保存实力，度过严冬。何况融入泥土的我们也能起到些保护根系，增加土壤养分的作用呢。只是我们让树儿光着身子过冬,多少有些不好意思呢。年复一年，我们来来往往于大自然中，一些成员秋天离去了，更多的成员春天来到我们中间。。落叶的过程看似有些凄凉，但无来便无去，无死便无生，从整体来说，我们与自然一起，永恒不灭。冬天到了，春天还会远吗？; 个人分类: 科普文章|4733 次阅读|16 个评论

色彩的互补与植物为什么一般是绿色？: 热度 1 duke01361 2012-7-20 09:25; 依据颜色的互补色理论，如果两种单色光或复色光以合适的比例加以混合，如果能够产生白色觉，那么彼此之间即为“互补”色。比如，红色为波长为 656mn 的光被人视觉感知的颜色，能够和位于492nm波长的的青色光互为补色，呈白色。还比如，品红色与绿色，黄色与蓝色等均可以作为彼此的互补色。除此之外，还存在着“补色相减”和“补色并列”的现象，分别为当将两种补色互混，在白色背景下呈现“黑色”，以及当将两种补色并列时，引发较为强烈对比的色觉。　物体表现出的视觉颜色主要决定于该物体外来光线的吸收和反射，因此，一种物体的颜色与背景中所存在的光线有关。生活中，我们习惯上把一种物体在白天光照下所能见到的颜色称为该物体的颜色。假如将白天的光线照射在黄-蓝物体的表面时．因为黄颜料能把白光中的红、橙、黄和绿四种色光反射回去，而蓝色却吸收白光中的红、橙和黄光，结果该物体呈现出“绿色” 自然界之中的大部分植物的叶子表现出“绿色”，植物学家通常归因于与植物叶子中的叶绿体内所含有的“叶绿素”有关。我们知道，叶绿素与植物进行光和作用密切有关。因此，可以推测，叶绿素这种感光体实际上吸收了太阳光中的红、橙和黄光，而唯独把“绿色”“反射”了出去！于是，我们看到了“绿色植物”。但是，植物可以开出各种颜色的“花”，一般情况下，这些花的颜色却很少是绿色。植物学家认为这与花瓣细胞中的“花青甙”有关。绿色植物通常把自己的“生殖”器官掩藏在五颜六色花瓣中，目的却是为了吸引昆虫和其他能够有颜色感觉的动物。太阳光中的红、橙和黄光的波长一般在420nm（黄）以上，这些均属于长波长的光线，绿色植物能够吸收长波长的光线用于光和作用。但不用紫外线这些可能有损其遗传物质DNA的短波光线。这真的是很神奇的事情。; 个人分类: Life a Bit|5756 次阅读|1 个评论

[转载]新的光合叶绿素荧光参数的生物学意义: ivylw 2012-5-3 09:25; 2004年，华盛顿州立大学的Kramer教授和Edwards教授等联合撰文，根据特别适合高等植物光合单位的“湖泊”模型，提出了几个新的调制叶绿素荧光参数（Krameretal,2004,Photosynth.Res.,79:209-218）。这几个参数主要是针对PSII提出的，具有典型的生物学意义，对测量调制荧光的科研人员而言具有重要价值。德国乌兹堡大学的Schreiber教授根据Kramer的方法，提出了几个针对PSI的新参数，对研究PSI具有重要价值。这些参数结合起来，对于调制叶绿素荧光的应用可能具有重要价值。目前，这些参数已可通过PAM测量。 PSII参数（可通过PAM-2100、MINI-PAM、IMAGING-PAM、Dual-PAM-100等测量）： 1）Y(II)=(Fm'-F)/Fm' PSII的实际量子产量，PSII的实际光合效率。 2）Y(NPQ)=1-Y(II)-1/(NPQ+1+qL(Fm/Fo-1)) PSII处调节性能量耗散的量子产量。若Y(NPQ)较高，一方面表明植物接受的光强过剩，另一方面则说明植物仍可以通过调节（如将过剩光能耗散为热）来保护自身。Y（NPQ）是光保护的重要指标。 3）Y(NO)=1/(NPQ+1+qL(Fm/Fo-1)) PSII处非调节性能量耗散的量子产量。若Y(NO)较高，则表明光化学能量转换和保护性的调节机制（如热耗散）不足以将植物吸收的光能完全消耗掉。也就是说，入射光强超过了植物能接受的程度。这时，植物可能已经受到损伤，或者（尽管还未受到损伤）继续照光的话植物将要受到损伤。Y（NO）是光损伤的重要指标。 4）Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1 PSI参数（可通过Dual-PAM-100测量）： 1）Y(I)=1-Y(ND)-Y(NA) PSI的量子产量，光系统I的光合效率。 2）Y(ND)=1-P700red. 由于供体侧限制引起的PSI处非光化学能量耗散的量子产量。若Y(ND)较高，一方面表明植物接受的光强过剩，另一方面则说明植物仍可以通过提高热耗散来保护自身。Y（ND）是光保护的重要指标。 3）Y(NA)=(Pm-Pm')/Pm 由于受体侧限制引起的PSI处非光化学能量耗散的量子产量。暗适应后，Calvin-Benson循环的关键酶失活会引起Y（NA）的升高；光照下，由于Calvin-Benson循环受到损伤引起的PSI受体侧电子累积也会引起Y（NA）的升高。光照下Y（NA）的升高一般是由光损伤引起的。 4）Y(I)+Y(ND)+Y(NA)=1 qL=qP X Fo'/Fs; 个人分类: 科研笔记|0 个评论

拜托，不要在“华裔”啦: 热度 7 liukailou 2011-10-14 16:24; 最近，有看到华裔的贡献，科学网：澳大利亚华裔研究人员发现新叶绿素获澳生物科学家奖。我觉得，她首先是澳大利亚人，然后再是华裔，想想，其实这个跟我国有什么关系！有什么关系！我就想告诉编辑和记者，能不能不要加华裔二字，你想那这俩字说明什么？说明是我们的成就嘛？自欺欺人啊！我建议，我呼吁，以后不要动不动就用华裔二字！我怎么觉得就是在自取其辱呢！呵呵！; 2734 次阅读|7 个评论

您见过黑色的叶子吗？: 热度 21 xcfcn 2011-7-25 02:04; 您见过黑色的叶子吗？ ——从进化论的角度来讨论平时我们看到的主要是绿色的叶子，当然也有黄色和红色的叶子，尤其是秋冬的季节。为什么呢？那是因为植物的叶子是靠叶绿素 (Chlorophyll) 进行光合作用的。叶绿素，顾名思义，就是绿色的，为什么它是绿色的呢？那是因为它吸收蓝光和红光，但是反射也即不吸收绿光，所以我们的眼睛看到的叶子是绿色的。当然到了冬天的时候，叶绿素退化，原来被遮掩的叶黄素 (Xanthophyll) 和叶红素 (Erythrophyll) 显现出来，所以我们看到了“黄叶在秋风中飘落”和“霜叶红于二月花”。为什么不是黑叶？但是很奇怪，我们似乎还没有见到过黑色的叶子，虽然根据黑天鹅理论，没看到并不等于没有。根据达尔文的进化论，黑叶应该比绿叶更有竞争优势啊？为什么？因为黑叶吸收全部的太阳光，而绿叶却把太阳光里最丰富的绿光抛弃了。可是为什么世界上没有黑叶，反而是绿叶统治世界呢？或许在其他有生命迹象的星球，那里是黑叶的世界也未可知呢！不过从生态学角度来说，黑叶是没有优势的，为什么？作为一个生态群落，如果黑叶吸收了全部的光，下面将变得黑茫茫一片！不利于底下的其他植物和动物生存！也就是说即使曾经有黑叶的世界，它也很难发展壮大，淘汰是难免的。曾经是紫色地球？但是，就算是黑叶不可行，为什么自然界不选择紫叶呢？因为紫叶正好吸收了太阳光里最丰富的绿光！对此，研究 halobacteria 的 Shil DasSarma 教授提出了“紫色地球假设”（ Purple Earth hypothesis ）：早期地球的生命如嗜盐古菌（ Haloarchaea ）是靠视黄醛（ retinal ）吸收太阳的绿光进行光合作用从而导致地球是紫色的。但是后来叶绿素靠吸收视黄醛反射 / 不吸收的蓝光和红光进行光合作用，并后来居上，获得竞争优势，从而导致紫色地球转变成“绿色地球”。如果该假设最终被证实的话，这种转变一定是伴随着所谓的“ 氧气大灾难 ”（ Oxygen Catastrophe ）进行的。我们知道，最早地球上是没有氧气的，古细菌的光合作用不产生氧气，但是蓝细菌（ Cyanobacteria ）的光合作用产生氧气，对于古细菌来说，氧气就是他们的致命毒药。为什么是绿叶？为什么是叶绿素最终取代视黄醛呢？主要是基于如下几点理由： 1 、叶绿素会放毒气——氧气，视黄醛却只能干瞪眼； 2 、视黄醛只有质子传递（用于合成ATP这种生物能量货币），而叶绿素还有电子传递，这电子传递也导致了氧气的产生； 3 、叶绿素吸收光有好帮手——类胡萝卜素——一种跟视黄醛很相似的分子——来作为“天线”帮助叶绿素吸收太阳光，而视黄醛则没有帮手，只能靠自己单打独斗； 4 、叶绿素不仅放出氧气，它还固定空气中的二氧化碳，并能把二氧化碳转化成复杂的分子，同时也跟环境有着很好的物质交换和能量交换，是个很好的开放体系，从而有助于生命体的进一步进化，而这也是视黄醛所不具备的。基于以上四点原因，最终是叶绿素大获全胜，拥有视黄醛的古细菌只好退居在地球的一个小角落，并慢慢适应氧气这种毒气。我们人类的眼睛只所以能看清楚东西是因为里面有视黄醛，所以我们的眼睛对绿光最敏感！这其实就是进化适应绿色地球的必然结果。总之，黑叶因为独吞太阳光所以不太可能生存；而紫叶（严格讲应该叫紫色的古细菌）因为吸收太阳光中最强的绿光，条件太好以至不思进取，最终没有演化成高级生命而只以古细菌这种亿年一成不变的生物形式呆在一些不起眼的小角落，并且还要忍受氧气的毒害；只有绿叶（严格来讲最早是蓝细菌）一开始靠吸收紫叶丢弃不要的红光和蓝光，忍辱负重： 1 、不断改进自己（如既有光反应，还有暗反应，真是争分夺秒的干活啊） 2 、挖对手的墙脚当自己的好帮手（如视黄醛演化而成的类胡萝卜素）， 3 、使用阴招（如放出氧气这种毒气），通过这三招把对手逼到一个小小的角落并让它永世不得翻身，自己则发展壮大最终统治世界，并且还勇于牺牲自己，不惜为不能光合作用的异养生物奉献自己的生命！更不用说时刻免费提供氧气了。壮哉，绿色生命！参考文献： 1 、 Shiladitya DasSarma, Extreme microbes, American Scientist, 95:224-231, 2007, (cover feature). 2 、 Colorful Worlds: Plants on Other Planets Might Not Be Green; 个人分类: 化学历史|2495 次阅读|29 个评论

[转载]微囊藻水华的影响因素（OBAO-12): xushui 2011-5-10 13:07; 1物理因素 1.1温度微囊藻是喜温生物，其最适温度在30一35℃高于其他藻类(华汝成1981)。水库中的围隔实验证实当水温为26℃时最适宜于微囊藻的聚集、上浮并形成水华(华锦彪1994)。多年的监测结果显实太湖中微囊藻水华出现在水温18.2℃一32.5℃ (Chen2003)，处于5月至10月之间。在温度较低的冬季，微囊藻会以单个细胞或数个细胞的小群体存在于表层底泥(Falon l981)。春季回暖时微囊藻得以复苏和生长，已有研究表明底泥蓝藻的最佳复苏温度在18一21℃高于非蓝藻的复苏温度14一18℃ (Perakisl996，陶益2005)。 1.2光照微囊藻含有叶绿素a以外还含有藻蓝素和别藻蓝素，使得微囊藻可以利用别的藻类不能利用的绿、黄和橙色波段的光，在弱光下也能生长得较好。在强光时微囊藻增加了细胞内类胡萝卜素的含量，增大了细胞对强光的耐受性(Paerl1982)。 1.3水文气象因子风力作用和波浪扰动以及气候状况对微囊藻生长也有影响，风浪明显影响微囊藻的水平和垂直分布，尤其在浅水湖泊中风浪作用使得湖底的营养盐释放，3.1m/S以上的风速对微囊藻表层水华有明显的消减作用(Cao ZOO6)。国外也有报道称蓝藻水华多出现在温暖而风平浪静的天气。在湖水流场对水华藻类垂直迁移以及对水华形成的影响还有待于进一步研究。 2化学因素 2.1营养盐在水华形成的机理研究中人们对营养盐的关注较多，Stumn在对藻类化学成分分析的基础上提出了藻类经验公式C:N=106:16:1，并根据里比希最小定律指出磷是控制湖泊藻类生长的主要限制因子。国际上一般认为湖水总氮达0.2mg/L、总磷达0.02mg/L 就属于富营养化范围。湖泊发生富营养化后氮、磷浓度大幅上升，太湖梅梁湾地区水体平均溶解磷己达住03一0.07mg/L，早已不成为藻类生长的限制因子(秦伯强20o4)，因此必须有效地阻断外源营养的输入。对于大型湖泊同时还应注意到营养盐自身循环效应和沉积物的内源性营养盐释放。除了氮、磷等大量元素之外，微量营养元素(铁、钼等)以及稀土元素(铜、钇等)对水华藻类的生长也有一定影响(尹大强1998)。 2.2他感物质微囊藻属里的多个种能释放毒素、生长抑制剂等化学物质来影响其他藻类或者浮游动物的生长，研究表明在竞争或捕食压力下微囊藻产生的毒素有所增加(许秋瑾2004，Jang2003)。有些植物，如黑藻(Hydrila verticilata)、凤眼莲(Ei chhonrai。rassPie等还会分泌抗藻物质抑制藻类生长(童昌华2003)，因此高等水生植物在改善湖泊环境，减轻富营养化水平和控制水华形成方面有重要作用。 3生物因素 3.1气囊微囊藻细胞内的气囊(Gas、乞culoes)是由德国的微生物学家Kbealln在1895年首次发现，70年后，Bowen andjensen (1965) 发现气囊主要是由无数的圆柱性的囊状物组成，他们把这些物质称之为气泡(GasVesicles)。气泡的分子结构、形态和生理特性由Walsby(1994) 综述过了。气泡是一些中空但是较硬具有蛋白质的圆柱体，两端由圆锥盖扣住，气泡的合成是由编码所需要的蛋白的基因调节的。气囊泡壁能够允许气体的自由出入，但是由于蛋白质壁的内侧上疏水性的氨基酸链的存在，水分不能通过气泡壁。由于气泡的体积比较小，因此通常需要合成很多的气泡来提供所需的浮力，每个细胞大约有104个气泡这些气泡对微囊藻上浮形成水华有较大作用。在细胞内，气泡并不是在细胞质内随机分布的，而是集中在气囊中，以最小的空间提供最大的浮力。为了能够形成六边形的柱状体，气泡都被堆积在一起，而且它们的锥状头相互交错。 3.2胶鞘微囊藻属的某些种类通过向细胞外分泌多糖或其他粘性物质形成胶鞘，使得细胞与水体间的粘滞系数增大，对细胞的上浮和垂直运动有一定影响。并且经常会出现多个细胞聚集形成群体，胶鞘的形成为微囊藻提供了天然的屏障，抵抗了外界的不良环境。 3.3营养元素的储备微囊藻对水中溶解性磷的吸收可分为两个阶段，一是快速物理吸收，二是慢速生物化学吸收.微囊藻具有较高的磷吸收最大摄取速率(Vmax)，并且能把过量吸收的磷元素以聚合磷酸盐的方式储存在体内，在磷浓度限制时可以抵抗较长的时间(Kromkampl989)。蓝藻中的色球藻目、颤藻目、念珠藻目真枝藻目的某些种类具有固氮功能，而微囊藻未发现有固氮功能(黄有馨1984)。并且在淡水湖泊生态系统中氮元素一般不成为限制因子，因此在氮元素对微囊藻水华影响的研究报道较少。 3.4异养生长在光照充足的情况时有机化合物不能刺激微囊藻生长，而在低光强或黑暗的条件下，这些有机物(包括碳水化合物、一个梭基或两个梭基的有机酸、氨基酸等)能明显地加速微囊藻生长，同位素标记试验也证明了一些蓝藻在低光强条件下能同化碳水化合物，使得被标记有机物的含量占到细胞总有机物量的45%。微囊藻通过发酵的方式异氧生长，分解有机物的生长方式为其在底泥越冬或低光强的不利条件提供了竞争优势(Stall997)。 3.5其他生物的影响在天然环境中微囊藻能形成群体并漂浮于水表，而在实验室条件下微囊藻经常以单细胞形式存在，即使是野外分离的群体微囊藻经过室内培养后也往往解散成单细胞(Bolch 1999)，这可能与室内缺乏促使群体形成的因素，已有研究表明在实验室条件下浮游动物的滤液对微囊藻群体形成有一定影响。蓝藻水华形成的四阶段理论为了探明微囊藻水华的形成机理，人们对富营养化水体进行了长期的野外跟踪观测和室内模拟研究。孔繁翔等人总结出微囊藻水华形成大致分为冬眠、复苏、生物量增加(生长)、上浮及聚集四个阶段，并且每个阶段蓝藻的生理特性和环境主导因子有所不同(表0一2，孔繁翔2005) 表 0一2 蓝藻生长及水华形成的主要阶段及主导影响因子时间范围生理阶段生命现象特征主导控制因子 11月一2月衰亡、休眠代谢基本停止低温、黑暗 3月一4月复苏生理生化活性缓慢恢复，群体形成温度、溶解氧、营养盐 4月一9月生物量增加光合作用，细胞增殖光合作用需要的能量与物质 5月一9月上浮、积聚气囊和胶鞘气象、水文条件; 个人分类: 生态学|2910 次阅读|0 个评论

[转载]转摘：生物分子的激发态与能量转移: 热度 2 Babituo 2011-4-13 09:32; 最近在学习梁先庭先生一篇关于光合作用科普译文，其中很多概念比较陌生，查到互动百科，有一个基础知识的解释，基本能明白，记下了：生物大分子吸收紫外光的能量后，分子内电子跃迁到较高的能级──激发态，激发态电子能量较大、不稳定，容易产生各种变化，其中包括激发能在分子内与分子间的传递──能量转移。叶绿素与视色素等由于受可见光作用，也会产生激发态与能量转移过程。　　激发能级的变化　生物大分子吸收紫外光，叶绿素和视色素吸收可见光后，都可出现激发态；只是激发态能级大小有所不同（见图）。生物分子的激发态与能量转移　　图中S 0 为分子正常基态能级，吸收能量后可以跃迁到S 1 的最低电子激发零振动能级（过程1）,也可跃迁到S 1 的其他更高振动能级（过程2）,甚至跃迁到更高的电子激发能级S 2 （过程3）。激发能级S 2 ,能量更大也更不稳定，在10 -13 ～10 -12 秒内就会通过内转换把多余能量以热能形式释放，回到较低的电子激发能级S 1 。处于S 1 的高振动能级也很容易由于分子的振动把多余能量以热能形式释放，降到最低电子激发能级S 1 。处于S 1 能级的分子在10 -11 秒内，可通过非辐射形式或辐射形式释放它的多余能量,后一过程即发生荧光现象（过程4）。如果外界条件适合促使其配对电子之一发生转向，即由原来相互非平行状态（↑↓）变成相互平行状态（↑↑），这时就转变成间稳的三重态能级T 1 。这个过程叫做系间交换(过程5)。处于三重态T 1 的分子,如果再吸收能量，也可跃迁到较高的三重态 T 2 (过程6)。如果不再吸收能量，由于它比基态能级S 0 能量还高,所以,仍是不稳定的。它也可以非辐射形式释放多余能量而回到基态S 0 。以光子辐射形式释放能量的过程就叫做磷光(过程 7)。不论是在不同电子能级之间或是在同一电子能级的不同振动能级之间，以非辐射形式释放能量的过程都叫内转换（过程8）。当然处于S 1 或T 1 能级的分子,它们所具有的激发能也可转移给另一分子，或在大分子内从一个基团或某个部位转移给另一基团或某部位,这种能量转移过程,前者叫分子间的能量转移，后者叫分子内的能量转移。处于基态能级的分子，它轨道上的电子是配对的，即两个电子自旋方向相反（即非平行的），这种状态称单线态(S 0 )。分子吸收能量后若仅仅是能级发生改变，而电子自旋方向不变，就叫做单线激发态，如S 1 与S 2 。若电子自旋方向由相反变成相同（即相互平行）就叫做三重态，如T 1 与T 2 。荧光是从最低单线激发态发出，磷光则由最低三重态能级发出。; 个人分类: 信息探索|3302 次阅读|6 个评论

提取叶绿体色素时加碳酸钙和二氧化硅的作用: yaoronggui 2010-3-15 14:25; 引入：提取叶绿体色素时加碳酸钙和二氧化硅的作用分别是什么？答案：二氧化硅的作用：使研磨充分碳酸钙的作用：保护叶绿体色素，免受破坏解析：叶绿素是一种含镁的化合物，其中的镁易被H + 、Cu 2+ 、Zn 2+ 等取代，当被H + 取代后，形成去镁叶绿素，呈黄褐色。叶绿体中的色素所处的环境具微碱性，实验中，由于研磨会使细胞结构遭到破坏，细胞液（具微酸性）流出，酸性的细胞液就会直接接触叶绿体中色素，致使叶绿素的分子结构遭到破坏，使叶绿素失镁，呈黄褐色，所以加入少许碳酸钙是为了中和细胞液的酸性，可起到保护叶绿素的作用。; 个人分类: 教学拾遗|20271 次阅读|0 个评论

关于叶绿素: dewyeyed 2008-10-25 21:39; 叶绿素（两种化合物的混合物叶绿素 a 与叶绿素 b ）在自然界只存在于绿色植物中。也正是它的存在才使绿色植物之所以成为功能意义上的植物。这些镁卟啉衍生物是绿色植物中最重要的色素分子：在光能吸收传递中起关键作用，是光合作用固定太阳能的功能性基础，进而构成生物圈层内能量转移和转化的原初起点。由于分子骨架的相似性，人们很自然地常把叶绿素（镁卟啉）与血红素（铁卟啉）相提并论。叶绿素即植物血液的主要成分，在植物体内的合成与分解是一个非常复杂的过程，受许多生物因子与非生物因子的影响。环境因子中的光照、温度、氧气含量和水分,尤其是土壤理化性质是关键的外因。同时，叶绿素的合成作为一个生理过程，很自然地与植物物种固有的遗传性质以及植株的生长特征密切相关：如一系列酶的活性差异、特定基因的表达量高低、物质及能量利用效率、生态位宽度等等，它们是不可或缺的内因。叶绿素的含量，在一定程度上正是这些内因与外因综合作用的集中体现。人们在评价植物生长状况时，经常采用株高、基径、生物量等表观指标，或者是蛋白质含量、可溶性糖含量等生理指标。然而表观的粗略以及生理的精细，都不足以涵盖植物整体的长势表现，更无法较为全面地反映植物对环境条件的适应能力。而叶绿素含量作为一个相对指标，与人体血液检验指标相似的，或许更适合于描述生命力。; 个人分类: 普及科学切玉刀|3283 次阅读|0 个评论

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标签: 叶绿素

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