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1、第3章光合作用光CO2+2H2O*——¡ú(CH2O)+O*2+H2O叶绿体第1节叶绿体和光合色素1叶绿体的结构类囊体基质2光合色素高等植物中的叶绿体色素主要有:叶绿素、类胡萝卜素。2.1光合色素的结构与牲质l）叶绿素叶绿素a(chla)：是叶绿酸的酯。叶绿酸是双羧酸,其中一个羧基被甲醇所酯化,另一个被叶醇所酯化。叶绿素b(chlb)：叶绿素a第二个吡咯环上的一个甲基(-CH3)被醛基(-CHO)所取代。2）类胡萝卜素一类由8个异戊二烯单位组成的、含有40个碳原子的化合物。胡萝卜素：主要有α、β、γ三种同分异构体。叶黄素：胡萝
2、卜素衍生的醇类。2.2光合色素的吸收光谱2.3光合色素的荧光现象和磷光现象叶绿素分子受光激发后,电子从第一单线态回到基态所发射的光称为荧光。处在第一三线态的叶绿素分子回到基态时所发出的光为磷光。2.4叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系2.4.1叶绿素的生物合成（P72）谷氨酸®®氨基-g-酮戊酸（ALA）¯¯粪卟啉原III¯¯Fe原卟啉Ⅸ®®亚铁血红素¯镁¯光叶绿素酯a¯叶绿素a2.4.2影响叶绿素形成的条件l).光照2).温度3).矿质元素：氮、镁、铁、铜、锰、锌4).水分……第2节光合作用的机制希尔反应：光2H2O+2A
3、——®2AH2+O2叶绿体说明：1）氧是从水中来的，同位素标记实验也可证实：H2O18+CO2=18O2+H2O+CH2O2H2O+CO218=O2+H2O+CH2O182）水的氧化和二氧化碳的还原是可以分开的。3）进一步实验证明：整个光合作用过程在叶绿体中进行。光合作用中各种能量转变情况能量转变光能——电能——活跃化学能——稳定化学能贮存能量物质量子电子ATP.NADPH糖类等能量转变过程原初反应电子传递,碳同化光合磷酸化反应部位基粒类囊体膜基粒类囊体膜叶绿体基质光、暗反应光反应光反应暗反应1原初反应光合色素分子对光能的吸收
4、、传递与转换过程。光合色素根据功能可为二类：①反应中心色素,是少数特殊状态的叶绿素a分子,它具有光化学活性,既能捕获光能,又能将光能转换为电能。②聚光色素,又称天线色素，没有光化学活性,能吸收光能,并把吸收的光能传递到反应中心色素。绝大部分叶绿素a和全部的叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素等都属于此类。光合单位：结合于类囊体膜上能完成光化学反应的最小结构的功能单位。包括聚光色素系统和光合反应中心。光合反应中心：进行原初反应的最基本的色素蛋白复合体,它至少包括一个光能转换色素分子，原初电子供体(D)和一个原初电子受体(A),以及维持这些
5、电子传递体的微环境所必需的蛋白质和脂类等。H2O(最终电子供体)↓hν↓D.P.A——D.P*.A——D.P+.A-——D+.P.A-↓↓NADP+(最终电子受体)2电子传递与光合磷酸化2.1光系统量子产额：植物每吸收一个光子后释放出的氧分子数。红降（reddrop）：用波长大于685nm的远红光照射绿藻时,虽然光子仍被叶绿素大量吸收,但量子产额急剧下降的现象。爱默生效应在远红光(波长大于685nm)条件下,如补充红光(波长650nm),则量子产额大增,并且比这两种波长的光单独照射时的总和还要大。这样两种波长的光促进光合效率的
6、现象叫做双光增益效应或Emersoneffect。光系统：PSⅠ：颗粒较小,位于类囊体膜的外侧;PSⅠ的光化学反应是长光波反应,主要特征是NADP+的还原。反应中心色素P700。PSⅡ：颗粒较大,位于类囊体膜的内侧。PSⅡ的光化学反应是短光波反应,主要特征是水的光解和放氧。PSⅡ的反应中心色素分子（P680)吸收光能,把水分解,夺取水中的电子供给PSⅠ。两个光系统以串联的方式协同作用。H2O氧化机制模型:放氧复合体(OEC)在每次闪光后可以积累一个正电荷,直至积累4个正电荷,才一次用于2个H2O的氧化。此模型称为水氧化钟或Ko
7、k钟。2.2光合链光合链是指定位在光合膜上的一系列互相衔接着的电子传递体组成的电子传递的总轨道。光合电子传递途径：“Z”方案，即电子传递由两个光系统串联进行,其中的电子传递体按氧化还原电位高低排列,使电子传递链呈侧写的“Z"形。2.4光合电子传递的类型l）非环式电子传递:指水光解放出的电子经PSⅡ和PSⅠ两个光系统,最终传给NADP+的电子传递。H2O→PSⅡ→PQ→Cytb6/f→PC→PSⅠ→Fd→FNR→NADP+2）环式电子传递:PSⅠ产生的电子传给Fd,再到Cyt.b6/f复合体,然后经PC返回PSⅠ的电子传递。环式
8、电子传递途径可能不止一条。PSⅠ→Fd→(NADPH→PQ)→Cyt.b6/f→PC→PSⅠ3）假环式电子传递:水光解放出的电子经PSⅡ和PSⅠ两个光系统,最终传给O2的电子传递。称为Mehler反应，它与非环式电子传递的区别只是电子的最终受体是O2H2O→PSⅡ→PQ→Cy
