1、第三章 植物的光合作用,本章重点和难点：,一、光合电子传递与光合磷酸化；二、C3、C4途径的异同点；三、光合产物运输机理；四、光合作用与农业。,第三节 光合作用的机理,据需光与否可将光合作用分光反应和暗反应光反应： 是必须在光下才能进行的、由光所引起的光化学反应；是在类囊体(即光合膜)上进行的。 暗反应： 是在暗处或光下进行的、由若干酶所催化的化学反应。是在叶绿体的基质中进行的。,光合作用是光反应和暗反应的综合过程。,整个光合作用可分三大步：,一 原初反应： 二 电子传递与光合磷酸化： 三 碳同化：,前两步属光反应，第三步属暗反应,即光能的吸收、传递和转换过程，把光能转变为电能；,即由电能转化
2、为活跃化学能的过程,即活跃的化学能转变为稳定的化学能过程。,一 、原初反应, 光合单位： 是指结合在类囊体膜上能进行光合作用的最小结构单位。 光合单位 = 聚光色素系统 + 反应中心 类囊体上的色素可分两类：聚光色素、反应中心色素,2 、反应中心色素： 指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分子。 即是光能的“捕捉器”，又是“转换器”。,1 、聚光色素： 指无光化学活性，只有收集光能并将其传递给作用中心的色素的色素分子，亦称天线色素。大部分叶绿素a，全部叶绿素b、类胡萝卜素、藻胆素均属此类。,光合作用的反应中心：,是进行光合作用原初反应的最基本的色素蛋白结构， 至少包括光能转换色素分子、原初
3、电子受体和原初电子供体，才能将电荷分离，将光能转为电能，并积累。,1 反应中心的基本成分：结构蛋白和脂类 少数叶绿素a与脂蛋白结合形成特殊状态的非均一系统，能引起由光激发的氧化还原作用，电荷分离和能量转换。,2 原初电子受体： 是指直接接受作用中心色素分子传来的电子的物体。,3 原初电子供体： 是指以电子直接供给作用中心色素分子的物体。, 原初反应过程：,1 光能吸收 聚光色素分子吸收光能，并以诱导共振方式通过色素分子传递到反应中心，使中心色素P被激发而成激发态P*；2 电荷分离 P*放出电子给原初电子受体A，留下“空穴”，则P*P+，AA-（被还原）；3 原初电子供体D提供电子给中心色素分子
4、P+，则P+P，DD+（被氧化）；,光合作用的原初反应连续不断地进行，必须有最终电子供体(H2O)和最终电子受体(NADP)，构成电子的“源”和“流”。,二 电子传递与光合磷酸化, 光系统：红降：指当光波大于685nm(远红光)时，虽仍被大量吸收，但量子产额急剧下降的现象。双光增益效应：是指两种光波（红光和远红光）一起照射时， 量子产额大增，促进光合效率的现象，亦称 爱默生效应。,1 光系统(PS) ： 颗粒较小，直径11nm，在类囊体膜外侧；PS的反应是长光波反应，特征为NADP的还原；其反应中心色素分子P700， P700 Fd NADPH,吸收光能 -e,NADP还原酶,2 光系统(PS
5、) ： 颗粒较大，直径17.5nm，在类囊体膜内侧；PS的反应是短光波反应，特征为水的光解和放氧；其中心色素分子P680 P680 将水分解 PS 两个系统的组成成分也各不相同。,光,水中的e,电子传递链的组成： 1、PS：核心复合体D1蛋白、D2蛋白、P680 PS捕光复合体 (LHC) 放氧复合体(OEC)多肽、锰、氯和钙离子放氧机制： 2、PQ（质体醌） 穿梭 3、Ctyb6f 复合体 4、PC（质体蓝素） 5、PS：中心色素P700 电子受体A0、A1、Fe-S、Fd PS捕光复合体(LHC) 幻灯片 3, 电子传递链 亦称光合链(photosynthetic chain)，指由类囊体膜上一系列紧密排列的电子传递物质构成的，连接两个光系统之间电子传递的链状结构。,穿梭,是双电子和双质子传递体，可以在膜内或膜外带入膜内，造成跨类囊体膜的质子梯度，又称“穿梭”返回,光合电子传递中未解的问题,与光系统反应中心结合的细胞色素b559的确切功能细胞色素复合体中质子转移与Q循环的关系循环光合电子传递链等缺失PS的衣藻突变体具有光自养同化CO2的能力,表明在这种光合作用中不需要PS就可以利用水作电子供体进行碳同化.可能存在尚未发现的其他途径,
