高等植物中的光系统Ⅱ(PSⅡ)具有转换光能为化学能的功能。PSⅡ在光下还原质体醌Q<,B>，推动光合放氧和PSⅡ电子传递的运转。在高等植物中33、23和18kDa的3个外周蛋白结合于PSⅡ的囊腔侧，对PSⅡ放氧活力的维持起着重要作用。33kDa蛋白对参与光合放氧的核心组分的锰簇具有保护作用，被称为锰稳定蛋白(manganese stabilizing protein, MSP)。23和18kDa蛋白与光氧化水释放氧的过程中Ca<2+>和Cl<->的结合相关。本文通过多种生化、生物物理的手段分别对三个外周蛋白的结构和功能的进行了研究，主要包括以下四个方面的结果。 1.酪氨酸残基参与维持33kDa蛋白的结构和功能 利用乙酰咪唑(NAI)化学修饰33kDa蛋白中的酪氨酸残基(Tyr)。实验结果发现8个Tyr按照它在33kDa蛋白空间构象中的位置可区分为暴露于表面、浅层包埋和深度包埋三类。约5(实际5.2)个暴露于表面的Tyr很容易被NAI修饰，有1-2个浅层包埋的Tyr在较高浓度的NAI条件下可以被修饰，至少还有1个处于深度包埋的Tyr只有在33kDa蛋白解析叠情况下才能被修饰。前5个Tyr被修饰后不影响33kDa蛋白的重组和恢复放氧能力。内源荧光和远紫外圆二色谱(CD)的测定显示此时33kDa蛋白结构没有变化，表明这些暴露于表面的Tyr对于33kDa蛋白重组到PSⅡ膜上和恢复放氧活力并不重要。当33kDa蛋白中被修饰的Tyr个数增总数达到6.4时33kDa蛋白不能重组到PSⅡ膜上去，放氧活力也得不到恢复。33kDa蛋白的荧光光谱和CD光谱发生了明显变化，表明6.4个Tyr被修饰后的33kDa蛋白发生结构上的改变是其失去重组及恢复放氧活性的根本原因，同时说明有1-2个浅层包埋的Tyr在维持33kDa蛋白的结构和功能中起重要作用。33kDa蛋白在8M尿素处理充分解折叠后再用NAI进行修饰，可使全部8个Tyr都被修饰上，此时33kDa蛋白的荧光光谱和CD光谱发生进一步的变化，显示33kDa蛋白的结构更加解折叠，结果表明至少有1个处于深度包埋的Tyr也参与了维持蛋白的高级结构。 2.关键的赖氨酸残基参与维持33kDa蛋白的结构和功能 用N-丙酰基琥珀酰亚胺(NSP)对33kDa蛋白中的Lys进行专一性的修饰。实验结果表明：0.5mMNSP修饰的33 kDa蛋白能较好的重组到PSU膜上，放氧活力也得到恢复。荧光光谱和CD光谱显示修饰的33 kDa蛋白结构没有发生明显变化。4mM NSP修饰的33 kDa蛋白几乎失去重组到PSU膜上的能力，PSU膜的放氧活力也得不到恢复。荧光光谱和CD光谱显示4 mM NSP修饰33 kDa蛋白结构发生明显变化。酶解结合MALDI-TOF质谱检测修饰位点，发现Lys20、Lysl01、Lysl96、Lys207、Lys66(或Lys76)和Lysl30(或Lys137)只有在4mM NSP才修饰得到，由此我们认为这些Lys残基对维持33 kDa蛋白的结构和功能至关重要。 3．NAI修饰对23 kDa蛋白结构及其与PSII膜重组能力的影响 用不同浓度乙酰咪唑(NAI)修饰23 kDa蛋白的酪氨酸(Tyr)残基。当修饰浓度分别为5、20,40 mM时，酪氨酸残基被修饰的个数依次为1、4、8(实际值为0.78,3.66,8.021个。修饰后的蛋白与PSII的重组能力降为对照的98％、80％、4％。结果表明23 kDa蛋白的8个Tyr基中有1个不是蛋白重组功能所必须；3个Tyr残基是蛋白重组所需，但对重组能力贡献不大；另外约有4个Tyr残基蛋白重组所必须。用CD光谱检测了NAI修饰前后23 kDa蛋白的结构变化。结果显示， NAL修饰都没有引起蛋23 KDa蛋白结构的明显变化。由此我们推测被NAI修饰的所有Tyr残基均位于23 kDa蛋白的表面或浅层。 此外，我们用CD光谱探讨了pH和温度对23 kDa蛋白二级结构的影响。结果表明，溶液的pH值在4-9或者温度在25-55℃之间，23 kDa蛋白的二级结构保持相对稳定。 4．赖氨酸残基参与18 kDa蛋白与PSⅡ膜的结合 为了解18 kDa蛋白中带电荷氨基酸残基对该蛋白与PSⅡ膜结合的贡献，我们用N-丙酰基琥珀酰亚胺(NSP)和甘氨酸甲酯(GME)分别修饰了蛋白中带正电荷的赖氨酸(Lvs)残基和带负电荷的天冬氨酸和谷氨酸残基。当NSP浓度分别为2mM或4 m=M时，18 kDa蛋白中被修饰赖氨酸残基的个数分别为4-10或10-14个。用过量的GMB修饰18 kDa蛋白中带负电荷的天冬氨酸和谷氨酸残基，蛋白中被修饰氨基酸残基的个数为3-4个。与对照相比，NSP修饰的18 kDa蛋白丧失了和NaCl处理过的PSⅡ膜的重组能力，而GME修饰的18 kDa蛋白与PSⅡ的重组能力基本不受影响a我们用CD和荧光光谱检测了两种化学修饰对18 kDa蛋白结构的影响。结果显示：两种化学修饰都没有引起18 kDa蛋白的CD和荧光光谱的明显变化，表明两种修饰均未改变18 kDa蛋白的结构，也表明被修饰的残基应当位于18 kDa蛋白的浅层。我们认为18 kDa，蛋白中带正电荷的赖氨酸残基与18 kDa蛋白和PSII膜的结合相关；相反，18 kDa蛋白中带负电荷的羧基与结合的关系不大。