生物：《光合作用详程》课件.ppt

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1、光合作用的过程H2OO22C3CO2光解酶还固[H]吸收多种酶定光能色素分子C5供能ATP原酶酶（CH2O）ADP+Pi光反应阶段暗反应阶段光解酶水的光解：H2O2[H]+1/2O2CO2的固定:CO2+C52C3[H],酶酶C3化合物还原：2C3（CH2O）6光合磷酸化：ADP+Pi＋能量ATPATPADP+PiØ光合作用的实质是将光能转变成化学能。根据能量转变的性质，将光合作用分为三个阶段:Ø1.原初反应:光能的吸收、传递和转换成电能；Ø2.电子传递和光合磷酸化:电能转变为活跃化学能;Ø3.碳同化:活跃的化学能转变为稳定的化学能。表1光合作用中各种能量转变情况•能量转变光能电能活

2、跃的化学能稳定的化学能贮能物质量子电子ATP、NADPH2碳水化合物等转变过程原初反应电子传递光合磷酸化碳同化时间跨度(秒)10-15－10-910-10－10-4100－101101－102反应部位PSⅠ、PSⅡ颗粒类囊体膜类囊体叶绿体间质是否需光需光不一定，但受光促进不一定，但受光促进第三节原初反应Ø原初反应是指从光合色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为止的过程。Ø它包括：光物理－光能的吸收、传递光化学－有电子得失原初反应特点1)速度非常快，10－12s∽10－9s内完成；2)与温度无关，(77K，液氮温度)(2K，液氦温度)；3)量子效率接近1概念光合单位光合膜上能进行完

3、整光反应的最小结构单位一、光能的吸收与传递(一)激发态的形成Ø能量的最低状态─基态。Ø色素分子吸收了一个光子后-----高能的激发态。－15ØChl（基态）+hυ10sChl*（激发态）图8叶绿素分子对光的吸收及能量的释放示意图各能态之间因分子内振动和转动还表现出若干能级。叶绿素分子受光激发后的能级变化Ø叶绿素：红光区:被红光激发，电子跃迁到能量较低的第一单线态蓝光区:被蓝光激发，电子跃迁到第二单线态。Ø配对电子的自旋方向：单线态；三线态；第一单图8叶绿素分子对光的吸收及能量的释放示意图虚线态；第二单线线表示吸收光子后所产生的电子跃迁或发光，态实线表示能量的释放，半箭头表示电子自旋方

4、向(二)激发态的命运1.放热Ø激发态的叶绿素分子在能级降低时以热的形式释放能量，此过程又称内转换或无辐射退激。Chl*→Chl+热Chl*→ChlT+热ChlT→Chl+热Ø另外吸收蓝光处于第二单线态的叶绿素分子，其具有的能量虽远大于第一单线态的叶绿素分子。但超过部分对光合作用是无用的，在极短的时间内以热能释放。Ø由于叶绿素是以第一单线态参加光合作用的。在能量利用上蓝光没有红光高。？？2.发射荧光与磷光Ø激发态的叶绿素分子回至基态时，可以光子形式释放能量。Ø荧光。Ø磷光。*ØChl10-9sChl＋hν荧光发射ØChlT10-2sChl＋hν磷光发射Ø磷光波长比荧光波长长，转换的

5、时间也较长，而强度只有荧光的1%，故需用仪器才能测量到。Ø对提取的叶绿体色素浓溶液照光，在与入射光垂直的方向上可观察到呈暗红色的荧光。离体色素溶液为什么易发荧光？Ø因为溶液中缺少能量受体或电子受体的缘故。Ø荧光猝灭剂：在色素溶液中，如加入某种受体分子，能使荧光消失。常用Q表示。在光合作用的光反应中，Q即为电子受体。Ø色素发射荧光的能量与用于光合作用的能量是相互竞争的，这就是叶绿素荧光常常被认作光合作用无效指标的依据。Ø激发态的色素分子把激发能传递给处于基态的同种或异种分子而返回基态的过程。Chl*1＋Chl2Chl1＋Chl*2供体分子受体分子Ø一般认为，色素分子间激发能不是靠分子间

6、的碰撞传递的，也不是靠分子间电荷转移传递的，可能是通过“激子传递”或“共振传递”方式传递。Ø激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子，它能转移能量但不能转移电荷。Ø这种在相同分子内依靠激子传递来转移能量的方式称为激子传递。Ø在色素系统中，一个色素分子吸收光能被激发后，其中高能电子的振动会引起附近另一个分子中某个电子的振动(共振)，当第二个分子电子振动被诱导起来，就发生了电子激发能量的传递。这种依靠电子振动在分子间传递能量的方式就称为“共振传递”。共振传递示意图Ø在共振传递过程中，供体和受体分子可以是同种，也可以是异种分子。分子既无光的发射也无光的吸收，也无分子间的电子传递。通过上述色

7、素分子间的能量传递，聚光色素吸收的光能会很快到达并激发反应中心色素分子，启动光化学反应。图光合作用过程中能量运转的基本概念图聚光系统到反应中心能量激发呈漏斗状二、光化学反应(一)反应中心与光化学反应1.反应中心Ø原初反应的光化学反应是在光系统的反应中心进行的。Ø反应中心是发生原初反应的最小单位。Ø由反应中心色素分子、原初电子受体、次级电子受体与供体等电子传递体，以及维持这些电子传递体的微环境所必需的蛋白质等成分组成的。Ø反应中心中的原初电子受体是指直接接收