细菌视紫红质（Bacteriorhodopsin,bR）和古紫质-4（Archaerhodopsin-4,aR4）都是嗜盐古生菌细胞膜上发现的光驱质子泵蛋白,其质子传输时序相反,且aR4有菌红素作为第二发色团,两者在结构和功能上的差异对于深入研究质子泵蛋白质子传输机制十分重要。关于质子泵质子传输的机制一直是一个研究热点,尽管对bR进行了广泛研究,但质子传输机制尤其是质子释放机制仍不清楚。E194/E195作为质子释放基团（proton release complex,PRC）的关键氨基酸残基,是质子传输氢键网络的重要组成部分,K129/K130作为bR/aR4胞外侧唯一的赖氨酸残基,对胞外侧质子传输半通道氢键网络及整个光循环有一定的调控作用。本文针对E194/E195、K129/K130这两个界面极性残基对光受体蛋白bR/aR4质子传输及光循环的影响这个目标,构建相应突变体并对突变体进行原生膜环境条件下的原位表征。采用紫外-可见光吸收谱、动态光散射、动力学闪光光解光谱、质子泵功能检测和pH滴定等手段,研究E194/E195、K129/K130突变对蛋白结构特征、光循环以及质子泵功能的影响,探究两种质子泵蛋白中质子传输机制的异同,为aR4的质子传输机制的确定打下基础。通过对比研究,发现aR4中的质子传输机制与bR并不相同。RC^MPK409-aR4体系中E195的突变使得蛋白质子泵功能丧失,而RC^L33-bR和RC^L33-aR4相应突变体的质子泵并未完全丧失,只是质子释放过程变得极其缓慢。这与蛋白的结构差异有关,RC^MPK409-aR4中存在菌红素,E195Q^MPK409-aR4和E195L^MPK409-aR4质子泵的消失说明菌红素不仅能稳定蛋白结构,还对质子释放过程具有调制作用。K129作为胞外侧唯一的赖氨酸残基,其对于胞外界面及质子传输通道上氢键网络的维持起着非常重要的作用。我们的研究表明,无论是K129E还是K129L突变均造成了bR由胞内向胞外泵出质子能力的减弱,M态生成困难,O态信号变弱甚至消失,表明K129残基参与了质子的传输。K129作为胞外侧的荷正电性氨基酸残基,对于稳定质子释放基团的电荷和质子传输通道氢键网络具有重要的调控作用,直接影响着bR的光循环动力学和质子泵功能。K130也是aR4蛋白胞外侧唯一的赖氨酸,通过K130E^L33-aR4和K129E^L33-bR的对比研究发现,其对蛋白的影响并不相同,M态衰减变快,质子泵衰减也变快,说明虽是同一位置的保守残基,但由于bR和aR4蛋白本身的结构差异,其对蛋白质子泵功能的影响也产生了差异。总之,E194/E195和K129/K130这两个极性残基,对于质子泵蛋白光循环和质子传输过程有着直接和间接的影响,通过对二者的研究可以进一步揭示质子泵蛋白的质子传输机制,为光受体质子泵机制研究提供更多的模型,为其在光遗传学和高分子材料开发方面奠定基础。