现代生物学导论——光合作用.pdf

7 光合作用 7.1 光合自养生物、叶 绿体和光合膜 7.2 光的性质与叶绿素 7.3 光系统与光反应 7.4 暗反应与葡萄糖的 形成 7.5 C3植物与C4植物 7.1 光合自养生物、叶绿体和光合膜 植物的光合作用表达式： 氧气的来源 1930年，Stanford大学 Niel 细菌光合作用： CO2 + H2S CH2O + S CO2 + H2O CH2O + O2 18 18 10年后 同位素示踪 CO2 + H2 O CH2O + O2 证明：在光合作用中，不是CO2而是H2O被光解放出了O2 。 叶绿体和光合膜 叶片 叶绿体 分布于叶肉组织 气孔控制着CO2 和O2进出 叶绿体的形状类似于一个凸透镜，直径范围为2-7 μm。叶绿体外包被是双层生物 膜，膜内含有称为基质的致密液体，悬浮分布于基质中的是一些膜系统，它们是 一系列排列整齐的扁平囊状结构称之为类囊体。部分类囊体相互垛叠在一起像一 摞硬币，称为基粒 7.2 光的性质与叶绿素 光的性质 光是一种电磁波 粒 子性质 光子的能量 与其波长成反比 紫光波长最短，能量 最大；红光波长较长， 能量小 日光经过棱镜折射， 形成连续不同波长的 光，即可见光谱 光子照射到某些生物分子 电子跃迁到更高的能量水平 激发态： 叶绿素分子是一种可以被可见光激发的色素分子，在光子驱动 下发生的得失电子反应是光合作用过程中最基本的反应。 叶绿素 叶绿素分子由碳和氮原子 组成 卟啉环（4个吡咯环 组成）与叶醇侧链相连结， 叶醇侧链插入到类囊体膜 中 光合作用的色素主要包括 叶绿素a，叶绿素b，胡萝 卜素，藻胆素等 叶绿素a启动光反应 为什么叶片是绿色的？ 分光光度计 不同波长光作用 下的光合效率称 为作用光谱 1983年，德国 Engelmann 水绵 丝状绿藻 螺旋带 状叶绿体 好氧游动 的细菌 棱镜 不同 波长的光 向着红光 和蓝光区域聚集 7.3 光系统与光反应 光反应 发生在类囊体膜上 暗反应发生在叶绿体的基质中 光系统 由叶绿素分子及其蛋白复合物、天线色素系统和电子受体等组成的 单位称为光系统。光反应由两个光系统及电子传递链来完成。 光系统I （PSI）含有被称为“P700”的高度特化的叶绿素a分子 光系统II （PSII）含有另一种被称为“P680”高度特化的叶绿素a分 子 叶绿素b 胡萝卜素 天线色素复合物吸收或捕获太阳能 传 递给P700和P680 反应中心叶绿素分子被激发 放出高能电子 光能传递和电子传递链 光系统I中 P700被光能激发 原初电子受体 传给铁氧还蛋 白 最终电子受体NADP+ 一个氢质子被结合形成还原型的NADPH 形成电子空穴 光系统II的反应中心P680分子受光激发 电子传递链 原初电 子受体\质体醌、细胞色素b -f复合物和质体蓝素到P700 填充了 6 P700的电子空穴 电子传递时 能量逐渐下降 形成跨膜的质子梯度 导致 ATP的形成 在光系统II中被激发后失去电子的P680分子如何再生？ 水