(中国石油大学 化学化工学院生物工程与技术中心,山东 青岛266555)

类囊体膜是进行光合作用原初光能转化的场所,包括四种重要的光合膜蛋白复合物：光系统(PS)I、PSII、细胞色素 b6/f和 ATP合酶复合物,在其中植物能够完成捕获光能并转化成化学能的过程[1]。利用光合膜蛋白进行电荷分离产生光电流的特性,研究者将分离的类囊体膜[2]、PSI[3-4]、PSII复合物[5]、细菌反应中心[6-7]等光合膜蛋白组装成光电器件,为制备新型生物太阳能电池奠定了基础,但这些光合膜蛋白器件的光电转化效率很低,且稳定性也有待提高。

LB(Langmuir-Blodgett)膜技术是获得有序排列的光合膜蛋白单分子层的重要手段,在单分子层上蛋白复合物高度有序的结构,保证了色素分子之间能够进行有效的能量传递,并有助于使复合物具有较高的光热稳定性[8]。何靳安等[9]将 R-藻红蛋白(R-PE)单分子膜通过 LB技术制备在 SnO2光学透明电极(OTE)上,组成的光电池能够产生光生电流,具有较好的光学稳定性。

石莼(Ulva lactuca)是一类常见的潮间带大型海洋绿藻,已有研究表明石莼对光和温度等环境变动具有较强的耐受性[10-11]。此外,本课题组的前期研究也表明,与菠菜相比石莼的类囊体膜蛋白具有更高的热稳定性。本研究尝试用LB膜技术分别将菠菜和海洋绿藻石莼的类囊体膜固定在纳米 ZnO上,组装成光电池,并且比较了其光电性质,以期为开发稳定性和效率更高的生物光电器件提供参考。

1 材料与方法

1.1 菠菜和石莼类囊体膜的制备

菠菜类囊体膜的分离方法按照 Berthold等[12]的方法加以改进。……