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植物的光合作用, 化学渗透学说的实验证据, 光物理-光能的吸收、传递 光化学-有电子得失, 类囊体膜上的光合色素分为两类: …
植物的光合作用
光合作用机理:光合作用的实质是将光能转变成化学能
光能的吸收、传递和转换成电能,主要由原初反应完成;电能转变为活跃化学能,由电子传递和光合磷酸化完成;活跃的化学能转变为稳定的化学能,由碳同化完成
原初反应:指从光合色素分子被光激发,到引起第一个光化学反应为止的过程
速度非常快
光能的吸收与传递
激发态的形成:叶绿素在可见光部分有二个吸收区:红光区与蓝光区。
激发态的命运
1.放热
激发态的叶绿素分子在能级降低时以热的形式释放能量,此过程又称内转换或无辐射退激。
2.发射荧光与磷光
激发态的叶绿素分子回至基态时,可以光子形式释放能量。
处在第一单线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为荧光
处在三线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为磷光
3.色素分子间的能量传递
激发态的色素分子把激发能传递给处于基态的同种或异种分子而返回基态的过程称为色素分子间能量的传递
4.光化学反应
与温度无关
量子效率接近1
光化学反应
反应中心与光化学反应
反应中心:原初反应的光化学反应是在光系统的反应中心进行的。
PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
P700·A0 hυ P700*·A0 P700+·A0-
P680·Pheo hυ P680*·Pheo P680+·Pheo-
电子传递和光合磷酸化
原初反应的结果:使光系统的反应中心发生电荷分离,产生的高能电子推动着光合膜上的电子传递
电子和质子的传递
光合链:指定位在光合膜上的,由多个电子传递体组成的电子传递的总轨道。
光合电子传递体的组成与功能
(1)PSⅡ复合体 :PSⅡ的生理功能是吸收光能,进行光化学反应,产生强的氧化剂,使水裂解释放氧气,并把水中的电子传至质体醌
(2)质醌:质体醌是双电子、双质子传递体,
(3)Cytb6/f复合体
(4)质蓝素:质蓝素(PC)是位于类囊体膜内侧表面的含铜的蛋白质,氧化时呈蓝色。
(5)PSⅠ复合体
(6)铁氧还蛋白和铁氧还蛋白-NADP+还原酶
(7)光合膜上的电子与H+的传递
光合电子传递的类型
(1)非环式电子传递
(2)环式电子传递
(1) PSⅠ中环式电子传递: 由经Fd经PQ,Cyt b6/f PC等传递体返回到PSⅠ而构成的循环电子传递途径
(2) PSⅡ中环式电子传递:电子是从QB经Cytb559,然后再回到P680。
(3)假环式电子传递
光合磷酸化的机理
(1)光合磷酸化与电子传递的关系-偶联
(2)化学渗透学说
光合电子传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子动力,并由质子动力推动ATP的合成
化学渗透学说的实验证据
①两阶段光合磷酸化实验:所谓两阶段光合磷酸化,其实质是光下类囊体膜上进行电子传递产生了跨膜的H+电化学势,暗中利用H+电化学势将加入的ADP与Pi合成ATP。
② 酸-碱磷酸化实验
光物理-光能的吸收、传递
光化学-有电子得失
类囊体膜上的光合色素分为两类:
反应中心色素:它具有光化学活性,是光能的“捕捉器”、“转换器”。聚光色素(天线色素):没有光化学活性,只有收集光能的作用,
在相同分子内依靠激子传递来转移能量的方式称为激子传递
依靠电子振动在分子间传递能量的方式就称为“共振传递”。
电子传递的结果:
一方面引起水的裂解放氧以及NADP+的还原;
另一方面建立了跨膜的质子动力势,启动了光合磷酸化,形成ATP。