植物生理学第3章 植物的光合作用（二）.pptVIP

3.3 光合作用机理 光合作用三步骤： 1）光能吸收、传递和转化：原初反应。 2）电能转化为化学能：电子传递和光合磷酸化。 3）化学能转化过程：碳同化。 3.3 光合作用机理 两类反应： 光反应：前二者基本属于光反应。 暗反应：后者属于暗反应。 3.3 光合作用机理 光合作用二个反应两个阶段的发现 1920年warburg的小球藻闪光实验 同等光强 相同时间 结论：光合作用分两个阶段，前者需光，后者不需光。 目前已证实，光合作用分光反应和暗反应两个阶段，前者发生在类囊体膜上，后者发生在叶绿体基质中。 光反应 暗反应 碳的固定： 形成稳定的化学能 3.3 光合作用机理 3.3.1 光能吸收 原初反应 光合单位=聚光色素系统+反应中心 原初反应=光能吸收+传递+转换 3.3.1 原初反应 Primary Reaction 原初反应是光合作用的起点，是指光合作用色素分子被光激发到引起第一个光化学反应的过程。它包括光能的吸收、传递以及将光能转化为电能，这一切都发生在类囊体膜上。 光合单位 photosynthetic unit 定义：是指能够独自进行光能的吸收、传递和能量转化、以及水的光解放氧的光反应的基本单位。它是由200~300个chl分子及相关蛋白质密切合作完成的。 组成 ： A. 聚光色素系统：由大部分chla,全部chlb和类胡萝卜素(聚光色素或天线色素)及相关蛋白组成 ，只具有收集和传递光能的作用。 7.19 Funneling of excitation from antenna system toward reaction center (Part 1) 7.19 Funneling of excitation from antenna system toward reaction center (Part 2) 7.20 Two-dimensional view of the structure of the LHCII antenna complex from higher plants 3.3 光合作用机理 反应中心 光能转换色素分子+原初电子受体+原初电子供体。 基本成分为蛋白质和脂类。 光能转换色素分子为叶绿素a分子，这个叶绿素a分子与脂蛋白结合排列在片层结构上。 色素电子传递。 高等植物最终电子供体是水，最终电子受体为NADP。 7.10 Basic concept of energy transfer during photosynthesis Ⅰ.电子传递需两个光系统：PSI和PSII 两个光系统的发现： 　　　———红降现象和双光增益效应 红降 red drop:　Emerson在1943年研究不同波长的光的光合效率时发现，当光的波长大于685nm时，虽然仍在叶绿素的吸收范围，但光合量子产额（每吸收1个光量子所放出O2的分子数或吸收CO2的分子数）急剧下降。 3.3 光合作用机理 红降（red drop）：20世纪40年代，研究者发现，当波长大于685nm（远红光）时，量子产量急剧下降，这种现象称为红降。 Red drop effect 双光增益效应enhancement effect：1957年，Emerson 等进一步发现，当发生红降时，若补充650nm的红光，则量子产额剧增，比有685nm和650nm单独照射的各还要多，这种两种波长的光波促进光合效率的现象称为 Emerson enhancement effect. 3.3 光合作用机理 Emerson效应： Emerson（1957）发现在远红光条件下如补充红光(波长大于650nm)，则量子产量大增，且比这两种波长光单独照射的量子产量还多，这种现象称为Emerson效应。 Enhancement effect 结论：光反应由两个光系统接力进行： 一个是是长波长反应（光系统I, photosystem I, PS I); 另一个短波长反应（光系统II, photosystem II, PS II ）。 1. 类囊体膜上的4个蛋白复合体 1. 类囊体膜上的4个蛋白复合体 光系统II(PSII) 三部分组成： A. D1D2: 中心色素分子：P680 原初电子受体：pheo 原初电子供体：Z(Tyr) QA，QB等传递体 LHCII: CP43 CP47, B559 OEC or MSP: 33 kDa, 23 kDa 16 kDa Mn, Cl Ca B. 作用： 水的光解放氧， 提供电子给Cyt b6/f complex 产生H+并留在囊腔中 Events at the PS II reaction