高等植物的光系统Ⅱ大量捕光色素蛋白复合体(LHCⅡ)具有多重功能。在正常光强条件下，LHCⅡ高效地吸收光能，并迅速将其传递至光合反应中心以引起光化学反应;在胁迫光强条件下（包括过强或过弱光照条件），LHCⅡ通过结构与功能的调整，有效地调节类囊体膜的能量平衡，尤其是在强光下能以非光化学淬灭方式耗散过剩激发能，进而保护光合器官免遭伤害，使光合作用高效进行。LHCⅡ如何在不同光照条件下随构象改变而进行功能转换，是一个研究光合作用高效能量利用机理的关键问题，具有重要的理论价值和生产实践意义。　　LHCⅡ蛋白骨架由三个跨膜螺旋和位于囊腔侧环区的两个两亲螺旋组成。前期研究发现，LHCⅡ的跨膜螺旋B/C之间的囊腔侧环区，尤其是定位在螺旋C与环区接合处的123位氨基酸(Ser123)被认为具有结构与功能上的重要性。由于LHCⅡ是少有的几个可以在体外条件下进行功能蛋白复合体重组的膜蛋白之一，本文利用这一特性，在体外通过定点突变技术对位于囊腔侧环区的第123位的丝氨酸的功能机理进行了深入的研究。本文首先将Ser123分别突变成Pro(S123P)、Gln(S123Q)、Thr(S123T)、Tyr(S123Y)，结合前有的S123G，再通过体外重组获得LHCⅡ三聚体，然后对突变体进行生化分析以及吸收光谱、圆二色谱、荧光光谱、共振拉曼光谱、瞬态吸收光谱(TmS)等光谱学特性分析，以深入研究其调控LHCⅡ结构与功能的分子机制。主要结果如下:　　(1)体外重组实验显示出对Ser123位氨基酸突变并未影响功能性LHCⅡ单体及三体的组装。　　(2)从色素当量上来看，Ser123位突变引起了囊腔侧新黄质(Neo)结构域色素构象的变化，造成叶绿素b和Neo的部分丢失，同时，吸收光谱、圆二色谱也反映出它们偶极矩的改变，共振拉曼光谱则揭示了Neo构型的扭曲。　　(3)当Ser123突变后尤其是突变成Thr和Pro后，TmS光谱上类胡萝卜素三线态吸收峰位红移且507-550nm区段吸收强度增大，说明了Neo结构域的构象改变使得长波长黄体素(Lut621)参与到叶绿素三线态的淬灭过程中。　　(4)Ser123突变成Pro、Gly和Thr后引起LHCⅡ聚集能力的显著增强，这一方面是由于构象的剧烈改变影响了三体间的交互作用(S123P)所导致的，另一方面是由于该区域疏水性的增强（S123G和S123T）所引起的。　　(5)各突变体LHCⅡ的光稳定性降低，其叶绿素的光漂白过程分为两个阶段，前期的指数衰减阶段对应于LHCⅡ复合体的解离，后期的线性衰减阶段对应于“游离”叶绿素的漂白，这两个阶段与LHCⅡ的构象紧密相关。　　(6)Ser123突变成不同性质的氨基酸导致酸化后叶绿素荧光产量降低程度不同，也即突变体对酸的响应不同，这一现象支持囊腔侧环区的pKa值在调控LHCⅡ对质子的敏感性中起关键作用。　　这些结果表明，LHCⅡ的囊腔侧环区，尤其是123位氨基酸的性质在调控LHCⅡ功能方面有重要影响。不同性质氨基酸的突变引起LHCⅡ构象的不同变化，并进而影响到其在能量传递与耗散方面表现出不同的行为。123位氨基酸的疏水性、螺旋C的取向以及三体．三体相互作用共同调节了LHCⅡ囊腔侧环区的结构和LHCⅡ的生理功能。