光合作用i植物對光能的吸收與轉(zhuǎn)換(編輯修改稿)
2025-09-12 01:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 b蛋白復(fù)合體 又稱聚光復(fù)合體或捕光色素蛋白 復(fù)合體（ LHC），核基因編碼，結(jié)合 50% 葉綠素 a和全部的葉綠素 b，只起光能 傳遞 作用 ，不參與光化學反應(yīng)。 分為 LHCI和 LHCII PSI PSII 功能？ 第三節(jié) 光能的吸收和傳遞 一 光的性質(zhì) 二 光能的吸收和傳遞 光波長（ λ）與頻率（ v）負相關(guān)。短波長光具有高的能量， 而長波長光能量則較低。肉眼只能分辨一小段波長范圍的光， 即從 400nm（紫）至 700nm（紅）的可見光范圍。 （引自 Taiz和 Zeiger, 1998） 一 光的性質(zhì) 太陽光含有不同波長的光量子，且呈現(xiàn) 不同的顏色。近紅光譜的光能量較低、靠 近紫光譜的光能量較高，頻率也高。 不同物質(zhì)對光的吸收具有特征光譜，如葉綠素 吸收紅光和藍紫光，因此植物是綠色的。 Ba Ca Cb d β 葉綠素吸收的能量的轉(zhuǎn)化途徑 ? 熱能 ? 光能 ? 向鄰近的其他分子傳遞 ? 推動某種化學反應(yīng)的進行 二 光能的吸收和傳遞 捕光色素 pr 熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象 （ fluorescence, phosphorescence） ? 處于第一單線態(tài)的電子回到基態(tài)放出的光是 熒光 。 ? 處于三線態(tài)的電子回到基態(tài)放出的光是 磷光 。 共振轉(zhuǎn)移 ? 在色素系統(tǒng)中 ， 一個色素分子吸收光能被激發(fā)后 ， 其中高能電子的振動會引起附近另一個分子中某個電子的振動 (共振 )， 依靠電子振動在分子間傳遞能量的方式就稱為 “ 共振 轉(zhuǎn)移 ” 。 共振傳遞示意圖 傳遞效率高，幾乎接近 100％ 激發(fā)能傳遞到作用中心色素 在類囊體膜上天線色素分子的排列緊密而有序。從外到內(nèi)為胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素 b、葉綠素 a。這種 排列方式 有利與能量向作用中心轉(zhuǎn)移，另一方面這種排列也保證了 能量不能逆向傳遞。 （一）光化學反應(yīng) （二）光反應(yīng)中心 三 光合作用的光化學反應(yīng) （一）光化學反應(yīng) *.A D+.－ +.A－ 光化學反應(yīng) : 由光引起的 反應(yīng)中心色素分子 與 原初電子受體 間的氧化還原反應(yīng) , 在光化學反應(yīng)中， 光能通過反應(yīng)中心色素轉(zhuǎn)變?yōu)?電能 。 電荷分離 （二）光反應(yīng)中心 指植物吸收光能進行光化學反應(yīng)的 場所，它由原初電子供體、原初電子受 體等電子傳遞體，以及維持這些電子傳 遞體的微環(huán)境所必需的蛋白質(zhì)組成的色 素蛋白復(fù)合體，共同組成光合作用的基 本功能單位。 1 需氧光合生物具有 兩個光反應(yīng)中心 （ 1） 發(fā)現(xiàn) 物質(zhì)以光量子為單位吸收光能，同化一分子 CO2需要 8～ 10個光量子，這是光合作用的 量子需要量 。 量子需要量的倒數(shù)稱 量子產(chǎn)率 ，即一個光量子所能固定的 CO2分子數(shù)，一般為 1/(8～ 10)。 20世紀 40年代 小球藻 不同光質(zhì)與量子效率 680nm遠紅光 量子效率急劇下降 紅降現(xiàn)象 1957年 Emerson 小球藻 遠紅光照射 補 稍短波長的光 量子效率 雙光增益效應(yīng) 光合作用的雙光增益效應(yīng) 紅光和遠紅光同時照射，比較兩種光分別進行照射對光合速率有增益的效應(yīng)。向上和向下的箭頭分別表示光照的開和關(guān) （引自Taiz和 Zeiger, 1998） 紅降現(xiàn)象 雙光增益效應(yīng) + 兩個串聯(lián)的光反應(yīng)中心 PSII和 PSI 光合作用需要兩個光化學反應(yīng)的協(xié)同作用。 一個吸收短波紅光（ 680nm），即光系統(tǒng) Ⅱ (PSⅡ )； 另一個吸收長波紅光（ 700nm），即光系統(tǒng) Ⅰ (PSⅠ ) PSⅠ 和 PSⅡ 的光化學反應(yīng) ? PSⅡ 的原初電子受體是去 鎂葉綠素分子 (Pheo)，次級電子受體是 醌分子 。 ? PSⅠ 的原初電子受體是 葉綠素分子 (A0)，次級電子受體是 鐵硫中心 ? PSⅡ 的原初反應(yīng) ： ? P680Pheo hυ P680*Pheo P680+Pheo ? PSⅠ 的原初反應(yīng) ： ? P700A0 hυ P700*Ａ 0 P700＋ A0－ 功能與特點 (吸收光能 光化學反應(yīng) ) 電子最終供體 次級電子供體 反應(yīng)中心色素分子 原初電子供體 原初電子受體 次級電子受體 末端電子受體 PSⅠ 還原NADP+ ，實現(xiàn) PC到NADP+的電子傳遞 PC P700 葉綠素 分子 (A0) 鐵硫中心 NADP+ (電子最終受體 ) PSⅡ 使水裂解釋放氧氣，并把水中的電子傳至質(zhì)體醌。 水 YZ P680 去鎂葉綠素分子(Pheo) 醌分子 (QA) 質(zhì)體醌 PQ PSⅠ 和 PSⅡ 的電子供體和受體組成 吸收、傳遞光能 光化學反應(yīng) 全部的葉 b 大部分葉 a 全部的類胡蘿卜素 P680 P700 光物理： 天線色素吸收光能，通過分子間能量傳遞，把光能傳給反應(yīng)中心色素。 光化學 ：受光激發(fā)的反應(yīng)中心色素發(fā)生光氧化還原反應(yīng)。 原初反應(yīng)的結(jié)果： 使反應(yīng)中心發(fā)生電荷分離，產(chǎn)生的高能電子用于驅(qū)動光合膜上的電子傳遞
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