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2010-12-03 植物生理学 北京二中 孙继凡 光 合 作 用 类胡萝卜素 8个异戊二烯单位形成的四萜，两头对称排列紫罗兰酮环； 不饱和C、H结构，疏水、亲脂，类胡萝卜素都不溶于水，而溶于有机溶剂； 吸收和传递光能。 Chl: 强吸收区: 640-700nm(红) 400-500nm(蓝紫); 不吸收区: 500-600nm (呈绿） 在红光区Chla 的吸收峰波长长于Chlb 的吸收峰波长， 在蓝紫光区Chla 的吸收峰波长短于叶绿素b的吸收峰波长。 Carotene: 强吸收区: 400-500 (蓝紫); 不吸收区：500以上（呈黄色或棕色） 类胡萝卜素除吸收和传递光能以外，还可稳定质体中的叶绿素分子，防止其自身氧化或被阳光破坏。 物质吸收光子，其原子中的e重新排列，其分子从基态（最低、最稳定）跃迁到激发态（高能、不稳定） 对Chl分子： Chl+ hγ= Chl* Chl*处于不同激发态： 第一单线态(吸收红光) 第二单线态(吸收蓝光) 处于激发态的分子，趋于释放能量回到基态 Chl*释放能量的方式：★ 处于第二单线态的Chl*以热的形式释放部分能量；★ 处于第一单线态的Chl*以3种形式释放能量。  激发态分子自发地衰减回到基态所发出的光为荧光； Chl发出的荧光为暗红色： Chl*能量的一小部分消耗于分子内部振动上，辐射出的光能弱于红光的能量，故其荧光的波长略大于红光的波长(10nm),呈暗红色。 荧光现象：叶绿素溶液在透射光下为绿色，而在反射光下为红色（叶绿素a为血红色，叶绿素b为棕红色）的现象，这红光就是叶绿素受光激发后发射的荧光。 荧光的寿命很短，约为10-9s。光照停止，荧光也随之消失。在进行光合作用的叶片很少发出荧光。 磷光现象：叶绿素除了照光时间能辐射出荧光外，去掉光源后仍能辐射出微弱红光。 磷光的寿命为10-2～103秒，强度仅为荧光的1%。 叶绿素的荧光和磷光现象说明，叶绿素分子能被光量子“撞击”而变成激发态，而叶绿素分子的激发是光能转化为化学能的第一步。 Chl*释放能量的方式：★ 处于第二单线态的Chl*以热的形式释放部分能量；★ 处于第一单线态的Chl*以3种形式释放能量。  2.1.2 光能的传递 方式：诱导共振、激子传递和电子迁移，但以诱导共振为主。 诱导共振指当某一特定的分子吸收能量达到激发态，在其重新回到基态时，使另一分子变为激发态。 ① 聚光色素吸收光能，聚集并迅速传递到作用中心的中心色素分子。 ② 中心色素分子吸收光能后被激发成激发态，放出高能电子给原初电子受体。失去电子的中心色素分子从原初电子供体获得电子，色素分子恢复原状。 实质：将光能转变为电能 2.2.2 光合电子传递 1 ）光合电子传递链或光合链 光合链是类囊体膜上由两个光系统（PSⅠ和PSⅡ）和若干电子传递体，按一定的氧化还原电位依次排列而成的体系。 2.2.2 光合电子传递 ① PSII中e传递 P680：中心色素分子 Pheo：去镁叶绿素 Q：PSII的一条多肽链上的醌 Z：PSII上的酪氨酸残基 光呼吸与有氧呼吸比较 光化学反应是指反应中心色素分子受光激发引起的氧化还原反应。 光合反应中心为进行光化学反应最基本的色素蛋白复合体。 hυ ┋ D P A → D P* A → D P+ A- → D+ P A- 2.1.3 光化学反应——光能转化为电能 P(pigment)： 中心色素分子 D(donar)： 原初电子供体 A(acceptor)：原初电子受体 原初反应 2.2.1 两个光系统 红降现象 用不同波长的光照射绿藻，研究其光合效率。当波长大于680nm(远红光)，量子产额急剧下降。 量子产额：吸收1个光量子放出的O2或固定CO2数目。 2.2 电子传递 Emerson双光增益效应 用红光(680nm)和远红光(680nm)同时照射时，光合速率高于2种光单独照射时光合速率之和。 2.2.1 两个光系统 2.2 电子传递 双光系统： PS II (photosystem II)， 反应中心色素吸收波长680nm红光，示以P680； PS I (photosystem I)，反应中心色素吸收波长700nm远红光，示以P700； PS II和PS I共同参与（串联）光合反应。 2.2.1 两个光系统 2.2 电子传递 在类囊体膜的垛叠部分。 中心色素是P680； 原初电子受体Pheo；