光合作用是地球上最重要的化学反应,它为地球上的生命提供物质保证。光合作用发生在真核生物的叶绿体以及光合细菌的光合片层。光合作用主要由相关的光合膜蛋白承担能量传递与转化。主要的膜蛋白为光系统Ⅱ,光系统Ⅰ,细胞色素b6f复合体,ATPase。光系统Ⅰ(photosystem I,简写为PSI)是光合作用中参与光合原初反应的主要膜蛋白复合体之一。真核生物的PSI是由核心复合体(core)和捕光蛋白复合体I(light-harvesting complex I, LHCI)组成；核心复合体由14个蛋白亚基构成,在复合体中心包含有原初反应中心；LHCI复合体主要是能量的吸收并将能量逐级传递到核心复合体原初反应中心。在本文中,我们利用假根羽藻为材料,探索出了用于提取PSI复合体、core复合体以及LHCI复合体的方法。由于假根羽藻中含有的a胡萝卜素与其他物种含有的p胡萝卜不同,因此研究核心复合体以及LHCI也许会揭示生物不同的光保护机制以及能量传递过程。本论文的主要研究结果如下：1.假根羽藻PSI以及其亚基的分离纯化方法的建立PSI的分离是以低等真核生物假根羽藻为实验材料,由于假根羽藻叶绿体中淀粉较多,且PSI的外周天线较多,而且在纯化过程中,不但需要保证纯度(尤其是ATPase的污染),又要保证PSI颗粒的完整性,因此给假根羽藻PSI的纯化有一定的困难。在本方法中,使用去垢齐β-DDM作为增溶剂,通过蔗糖梯度密度垂直离心技术纯化得到PSI粗样品,然后进行第二次水平超离获得较纯的PSI样品,在此样品中ATPase的污染很少。然后使用β-DDM和ZW3-16为增溶剂,利用蔗糖密度梯度水平离心得到PSI核心复合体。2.假根羽藻PSI核心复合体的功能研究根据本实验室前期研究,假根羽藻PSI中仅含有a胡罗素(胡萝卜素在绿色植物以及绿藻的光保护过程中起关键作用),因此猜测,其能量吸收、传递以及光保护机制会有所不同。通过常温吸收光谱、低温(77K)荧光光谱,以及纳秒闪光光谱研究其能量传递以及光保护机制,通过纳秒闪光光解发现,尽管假根羽藻中含有a胡萝卜素,但是其光保护机制和p胡萝卜素是一样的。3.假根羽藻PS I天线复合体在高等植物豌豆PSI中LHCI含有4个亚基蛋白,而在绿藻莱茵衣藻中LHCI含有9个亚基蛋白。假根羽藻LHCI的多肽研究发现含有8个天线亚基。