李文军，男，博士，副研究员，兼任烟台生物工程学会秘书长、烟台市科学技术协会委员，主要研究方向为“海岸带功能蛋白分子的结构、功能及应用”，从分子水平上研究蛋白的结构与功能，使理论研究与产业化充分结合。承担了国家自然科学基金、国家海洋经济创新示范项目和烟台市重点研发专项等课题或子课题。申请专利20余项，发表学术论文30余篇，其中SCI收录10余篇。获国家海洋科学技术一等奖1项，海洋工程二等奖1项，烟台市科学技术进步奖三等奖1项。

蓝藻是前寒武纪（28-35亿年前）时期出现的*早的光合放氧原核生物，它们为现代有氧生命的进化创造了有利条件(Fischer，2008)。在系统发育上，蓝藻属于一个革兰氏阴性原核生物的原始种群，从温泉到南北极地区形成全球分布（Stanier和Cohen-Bazire，1977）。在稻田低地土壤中，蓝藻也是*丰富的固氮微生物（Roger和Kulasooriya，1980；H？der等，2015）。有些蓝藻与植物有共生关系，例如鱼腥藻和满江红的共生体中，鱼腥藻在固氮过程中起着不可或缺的作用（V aishampayan 等，2001）。蓝藻在稻田中作为固氮剂的应用也被广泛研究(Sinha和H？der 1996；Sinha等，2001年；Tirkey和Adhikary，2005)。在稻田中，蓝藻的增殖是通过异形胞和一些营养细胞的厌氧固氮所致（Prasanna和Kaushik，1994）。它们还在演替过程、全球光合作用生物量增长和营养循环中发挥重要作用。因此，蓝藻在陆地和水生生态系统中都是重要的初级生产者。
蓝藻依靠太阳能进行光合作用和固氮。藻胆蛋白是蓝藻和红藻的捕光天线复合物主要成分，它们具有多种颜色并在捕获太阳光能方面发挥至关重要的作用（图1.1）。
藻胆蛋白（PBPs）能有效吸收波长从480nm~660 nm的太阳光，并迅速传递到含有叶绿素a的主要光反应中心（Sun等，2003）。它们可分为三大类，即藻红蛋白（PE）、藻蓝蛋白（PC）和别藻蓝蛋白（APC），它们分别在540-570nm、610-620nm和650-655 nm有*大吸收（Santiago-Santos等，2004；Bermejo等，2003）（图1.2）。
PBPs的颜色主要来源于共价结合的开链四吡咯发色团辅基，这些发色团带有A、B、C和D吡咯环（Grossman等1993年；Padana等2001年）。藻胆蛋白（PBPs）具有鲜艳的颜色和良好的水溶性，能够吸收光能并发出荧光；其组成超分子复合物—藻胆体（PBSs），存在于蓝藻、红藻和部分隐藻中。PBPs是一种捕光的蛋白，它们可以组成藻胆体，并且成行排列并耦合到类囊体膜外表面的光系统II（PS II）上（Glazer 1985）。

序 言 4
目 录 5
第1章 简 介 8
参考文献 13
第2章 藻胆蛋白的进化 15
2.1 简介 15
2.2 光合作用的起源 16
2.3藻胆体的进化 16
2.3.1 序列比对和氨基酸可变性 16
2.3.2 系统发育分析 18
2.3.3 连接多肽基因多样性 21
2.4 GC调节及密码子 22
2.5 总结 26
参考文献 27
第3章 藻胆蛋白的结构和功能 32
3.1 引言 32
3.2 起源和多样性 32
3.2.1藻胆蛋白在生物体内的发生 33
3.2.2 荧光和光谱特性 35
3.3 超分子复合物结构 35
3.3.1 藻胆蛋白的结构 36
3.3.2 亚基的组装 37
3.3.3 发色团 40
3.3.4 连接多肽 44
3.4 发色团完整性和能量传递途径 47
3.4.1 藻胆体的能量传递机制 47
3.4.2 光系统中的能量传递机制 49
3.5 总结 50
参考文献 51
第4章 藻胆蛋白的基因操纵和生物合成 60
4.1 简介 60
4.2 生物合成机制 61
4.2.1 藻胆蛋白的翻译后修饰 63
4.2.2 色基连接 65
4.3 基因操作与基因转化 68
4.4补色适应 69
4.4.1 PE-PC光转换 74
4.4.2 信号转导 75
4.5 第二信使和第二信使信号转导 79
4.6 总结 80
参考文献 81
第5章 藻胆蛋白的应激反应 93
5.1 前言 93
5.2 非生物胁迫 94
5.2.1 光胁迫 94
5.2.2 温度胁迫 97
5.2.3 生化胁迫 98
5.2.4 金属胁迫 99
5.3 总结 100
参考文献 101
第6章 生产技术的进步 110
6.1 前言 110
6.2 培养策略和类型 111
6.2.1 微藻的大规模培养 111
6.2.2 培养技术 113
6.3 光生物反应器及其应用 118
6.3.1 管状光生物反应器 118
6.3.2平板光生物反应器 120
6.3.3分批补料光生物反应器 120
6.3.4 旋转藻类生物膜光反应器 121
6.4 总结 122
参考文献 124
第7章 纯化技术的进展与策略 134
7.1 前言 134
7.2纯化技术 135
7.2.1藻胆蛋白的提取 135
7.2.2藻胆蛋白的纯化 139
7.3 产率和纯度指数 145
7.4 市场和成本效益分析 150
7.5 总结 152
参考文献 154
第8章 藻胆蛋白在食品和生物技术中的应用 167
8.1 前言 167
8.2 营养食品和天然食用色素 169
8.2.1 食品添加剂立法 171
8.3 药物和荧光探针 172
8.3.1 药品 172
8.3.2 荧光标记 173
8.4 化妆品 175
8.5 结论 176
参考文献 177
第9章 藻胆蛋白在医疗中的作用 184
9.1 引言 184
9.2 对各种疾病的治疗作用 185
9.2.1 抗肿瘤 185
9.2.2 抗炎作用 186
9.2.3 抗氧化作用 186
9.3 从分子层面看待藻胆蛋白的治疗特性 187
9.3.1 基因表达与信号转导机制 187
9.3.2 PC的联合用药 189
9.4光动力疗法 191
9.5 总结 192
参考文献 193
第10章 藻胆蛋白未来的发展和挑战 200
参考文献 203