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光系统II高分辨率晶体结构从原子水平上揭示了包括Mn4CaO5簇在内的蛋白复合体的结构,特别是一些重要的氨基酸它们可能在光合水氧化过程中有着重要的调控作用。其中D1蛋白中D1-N338和D1-S268分别是供体侧锰簇和受体侧非血素铁的周围氢键网络上的重要氨基酸残基,很可能参与光合水氧化过程中质子的转运。为了研究它们在水氧化过程中的功能,本文以嗜热蓝藻Thermosynechococcus vulcanus为研究材料,以D1-N338位点和D1-S268位点为主要研究对象,采用定点突变的方法,构建了多个嗜热蓝藻位点突变体,并运用波谱学、氧电极、叶绿素荧光衰减动力学等手段对突变体功能进行了深入研究,揭示了这些氨基酸可能对维持正常的光合水氧化功能具有重要意义（嗜热蓝藻野生型含有3个同源基因同时编码D1蛋白,分别是psbA1、psbA2、psbA3。实验中我们选择敲除psbA1和psbA2基因,获得WT*（psbA3–Smr）,在以下论文简称为WT*,之后在psbA3基因上定点突变获得实验的各种突变体）。主要研究结果如下:（1）通过定点突变技术,成功获得D1-N338E、D1-N338F、D1-N338L、D1-S268H、D1-S268N和D1-S268T等6个嗜热蓝藻突变体。（2）测定了突变体的光合自养生长状况:在40μmol m-2 s-1光强下,突变体D1-N338F、D1-N338E、D1-N338L、D1-S268H及D1-S268N细胞光合自养生长速度与野生型对照WT*相比基本相同,而突变体D1-S268H、D1-S268T细胞光合自养生长速度较WT*的略低。（3）测定了D1-N338和D1-S268突变体细胞的放氧活性,在pH=6.5时,D1-N338E、D1-N338F、D1-N338L的放氧活性分别是WT*的98%、91%、88%左右,D1-S268H、D1-S268N、D1-S268T的放氧活性分别是WT*的92%、73%、76%左右,表明D1-N338位点对维持细胞正常放氧活性影响较低,而D1-S268相关突变相对细胞放氧活性影响较大。（4）通过室温吸收光谱实验和77 K低温荧光光谱实验,发现了突变体D1-N338F与其他细胞在藻胆体能量传递方面有较大影响。（5）在DCMU不存在和DCMU存在两种情况下,分别开展了D1-N338位点和D1-S268位点突变体QA-再氧化的叶绿素荧光衰减动力学研究,结果表明所有突变体PSII受体侧的电子传递与野生对照相比没有受到改变。在给体侧电子传递方面,D1-S268突变体与野生对照相似,而D1-N338F和D1-N338L位点突变一定程度改变了PSII供体侧的电子传递。（6）对经过定点突变后的功能实验筛选出三个较野生型有显著差异的突变体,通过提取其类囊体膜,粗PSII,PSII核心,分别测定其放氧活性和进行SDS-PAGE电泳实验,发现经过突变后的光系统核心PSII活性较野生型差异甚大。综上所述,D1-N338位点和D1-S268的突变分别影响了放氧活性,表明该位点对维持正常光合放氧功能是非常重要的,位点突变而导致的功能改变很可能是由于改变了PSII给体侧或者受体侧的氢键网络结构。