植物生理学--光合作用及有机物运输.pptVIP

医学课件 第一节 光合作用的意义 一 研究进程(自学) ◆ 1864：J.V.Sachs观测到照光的叶片生成淀粉粒，从而证明光合作用生成有机物。 6CO2+6H2O → C6H12O6+6O2 (光，绿色植物) ◆ 1941：S. Ruben和 M.D. Kamen，通过同位素（18O）标记实验，证明光合作用中释放的氧气来自于H2O。 CO2 + 2H2O*→(CH2O)n+O2* (光，叶绿体) 二 光合作用(photosynthesis) 绿色植物吸收光能，同化CO2和水，制造有机物并释放O2的过程。 四 光合作用的表示方法 一 叶绿体结构 二 光合色素 ◇ chla 呈蓝绿色，chlb 呈黄绿色。 ◆ 叶绿素分子结构 ◇ 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，另一个被植醇所酯化。 ◇ Chla与chlb结构区别 chla第二个吡咯环上一个甲基(-CH3)被醛基(-CHO)所取代，即为chlb . ◆ 由8个异戊二烯单位组成。 3 色素的功能 ◆ 叶绿素吸收光谱 ◆ 类胡萝卜素吸收光谱： 吸收高峰在400-500nm蓝紫光区，不吸收长波光。 ◆ 叶绿体的荧光和磷光现象 ◇ 磷光现象： 叶绿素光照后去掉光源后继续发出极弱的红光。寿命较长(10-2秒). 4 叶绿素的生物合成及影响因子 ◆ 生物合成特点： ◇ 原料：谷氨酸或α-酮戊二酸为原料。 ◇ 酶促反应， ◇ 厌氧条件：原料→ → →粪卟啉原Ⅲ。 ◇ 有氧条件：粪卟啉原→ → → 原卟啉IX。 ◇ 叶绿素合成：原卟啉IX → Mg-原卟啉IX → →叶绿酸酯a → 叶醇结合生成chla → CH3被CHO取代则生成 chlb (动物：原卟啉IX →与铁结合生成亚铁血红素) ◆ 植物叶色 ◆ 影响叶绿素合成的因素 ◇ 矿质元素：　 ▽ N、Mg是叶绿素的组成成分； ▽ Fe、Cu、Mn、Zn是叶绿素合成过程中酶促反应的辅助因子(活化剂)。缺乏时植物可出现缺绿症。 ◇ 氧气： 　强光下植物吸收的光能过多时氧参与光氧化，进而损伤光合器官。 　缺氧时合成过程不能完成，不能合成叶绿素。 划分的相对性： 　　　近来的研究表明光反应的过程并不都需光(光能传递和转换过程)，而暗反应过程中一些关键性的酶也受光的调节，光可激活这些酶。 ◆　光合作用可分三步 一 原初反应 ◆　光合单位(photosynthetic unit)： 存在于类囊体膜上进行光化学反应的最小结构功能单位。 即吸收与传递1个光子到反应中心完成光化学反应所需起协同作用的色素分子数和相关蛋白质。 实验证明同化1分子CO2的一个完整单位中叶绿体，约含有2500-3000个叶绿素分子，理论上需8-10光量子。 2 光能的吸收与传递 ◆ 能量传递特点： ◇ 能量能在相同色素分子间、也能在不同色素分子间传递。 ◇ 定向传递，沿着波长较长即能量水平较低的方向传递，最终传递给反应中心。 ◇ 传递的效率较高，少量能量以热能形式散失，波长变长。 ◇ 物理过程。 ◆　爱默生效应(Emerson effect)： ◆　光系统(photosystem)： ◇ PSI： ▽ 较小，直径为11nm； ▽ 仅存在于基质片层和基粒片层的非垛叠区； ▽ 它的天线色素、电子传递体、ATP形成的酶等主要分布在基质片层和基粒片层的周缘； ▽ 中心色素分子为P700，吸收700nm远红光,长波光反应； ▽ 将电子传递给NADP+生成NADPH。 ▽ 不被敌草隆DCMU抑制。 2 光合链(Z链) 放氧复合体(OEC)：积累4e-，从水中释放O2。 Z：PSⅡ的电子供体 (D1亚基的Tyr残基)。 去镁叶绿素(pheo) 质体醌(plastoquinones) ： QA：与D2蛋白结合，电子递体，每次接受一个电子 QB：与D1蛋白结合，电子递体，每次接受两个电子 PQ：可以移动的质体醌，传递电子和质子。 PC：质蓝素(plastocyanin) A0、A1：PSI的原初、次级电子供体 FeSx\FeSA\FeSB: PSI的铁硫蛋白，吸收430nm(P430) Fd：铁氧还蛋白(Ferredoxin)。 FNR：Fd-NADP+还原酶。 ◆ PQ穿梭： Cytb6可将电子不传给PC，