生命體系中能量獲得與轉(zhuǎn)換-資料下載頁(yè)
2025-05-14 03:29本頁(yè)面
【正文】 Science 光合色素和光系統(tǒng) （ 1）光合色素 位于類囊體膜中。 葉綠素 a（ chlorophyll a） 葉綠素 b：只存在于高等植物和綠藻中 胡蘿卜素（ carotene） 葉黃素（ xanthophyll） 吸收日光， 380~760nm，對(duì)不同波長(zhǎng)的光有不同的吸收強(qiáng)度。吸收光譜 光合作用的作用光譜：不同波長(zhǎng)的光所引起的光合作用的效率。 以氧的釋放量為標(biāo)準(zhǔn)，表示在不同波長(zhǎng)的光下光合作用的放氧量。 Life Science Image from . Freeman and Sinauer Associates Life Science Endelmann實(shí)驗(yàn) 1883年，研究光合作用的作用光譜。 水棉（ Spirogyra），絲狀綠藻，有螺旋帶狀葉綠體。 將棱鏡產(chǎn)生的光譜投射到水棉體上，并在水面的懸液中放入好氧細(xì)菌，然后在顯微鏡下觀察細(xì)菌的聚集情況。 細(xì)菌聚集多，光合作用強(qiáng)度高，反之亦然。 得到光合作用的作用光譜與葉綠體的吸收光譜基本一致，即在紅光區(qū)和蘭光區(qū)作用最強(qiáng)。 P77圖 314 Life Science （ 2）光系統(tǒng)（ photosystem） 葉綠體中的光合色素有規(guī)律的組成許多特殊的功能單位。 一個(gè)光系統(tǒng)包括 250~400個(gè)葉綠素和其他色素分子，緊密結(jié)合在類囊體膜上。 光系統(tǒng) Ⅰ ： PSⅠ ，有 1~2個(gè)葉綠素 a分子高度特化，稱為 P700，是 PSⅠ 的反應(yīng)中心，它的紅光區(qū)吸收高峰位于 700nm。其余的葉綠素分子稱為天線葉綠素，作用是吸收和傳遞光能。 光系統(tǒng) Ⅱ ： PSⅡ ，反應(yīng)中心亦為少數(shù)特化的葉綠素 a分子， P680。 它們定位于類囊體膜上的一定部位和特定的蛋白質(zhì)結(jié)合，和電子受體接近，因?yàn)橘x有了特殊功能。兩者之間有電子傳遞鏈相連接。 Life Science 電子傳遞和光合磷酸化（光反應(yīng)） 光 —— 天線葉綠素 —— P700， P680，釋放高能電子 。 PSⅠ ： P700—— Fd—— NADP+，生成 NADPH。 PSⅡ ： P680—— Q—— PQ—— Cytb6f— 80— PC——P700 P680的電子缺失由來自 H2O的電子補(bǔ)足。 兩個(gè)光系統(tǒng)合作完成電子傳遞、水的光解、產(chǎn)生 O2和NADPH的生成，產(chǎn)生的質(zhì)子則進(jìn)入類囊體腔中，使類囊體內(nèi)外形成了質(zhì)子梯度。 光合磷酸化（ photophosphorylation）：質(zhì)子穿過類囊體膜上 ATP合成酶復(fù)合體上的管道從類囊體腔流向葉綠體基質(zhì)，同時(shí)將能量通過磷酸化而儲(chǔ)存在 ATP中，磷酸化過程是在光合作用過程中發(fā)生的。 環(huán)式光合磷酸化： P700— Fd— PQ— Cytb6f— PC— P700 非環(huán)式光合磷酸化 Life Science Image from . Freeman and Sinauer Associates Life Science 二氧化碳還原 —— 糖的合成（暗反應(yīng)） 50年代，美 ，觀察小球藻光合作用中碳的轉(zhuǎn)化和去向，發(fā)現(xiàn)了該反應(yīng)的生化途徑。 CO2+RuBP—— 六碳化合物（ RuBP羧化酶） —— 2PGA —— 2PGAL—— 一磷酸葡萄糖、一磷酸核酮糖（ RuMP—— RuBP。） 卡爾文 —— 本生循環(huán)（ CalvinBensen cycle） 循環(huán) 3次，固定 3個(gè) CO2分子，生成六個(gè) PGAL，其中一個(gè) PGAL用來合成糖類，（凈收入），其余 5個(gè) PGAL則是用來產(chǎn)生 3個(gè)分子的 RuBP保證再循環(huán)的。 生產(chǎn)一個(gè)可用于細(xì)胞代謝和合成的 PGAL，需要 9個(gè) ATP分子和 6個(gè) NADPH分子參與。 Life Science C4途徑 CO2固定最早出現(xiàn)的有機(jī)物為 4碳的有機(jī)酸，如草酰乙酸、蘋果酸等，甘蔗、高粱、玉米等， C4植物； 相反，通過 PGA途徑（ C3途徑）的植物為 C3植物。 Life Science 光呼吸（ photorespiration） 植物在光照下，在光合作用的同時(shí)發(fā)生的吸收 O2，釋放CO2的呼吸。 主要過程是在細(xì)胞過氧化物酶體中的乙醇酸的氧化。 RuBP羧化酶在 CO2分壓低、 O2分壓高時(shí)，催化 O2和 RuBP結(jié)合而生成三碳的 3PGA和 2磷酸乙醇酸，乙醇酸進(jìn)入過氧化物酶體，氧化，乙醛酸，甘氨酸，進(jìn)入線粒體，釋放出 CO2。 其生物學(xué)意義？ ？？？ Life Science 七、細(xì)胞中各種物質(zhì)代謝的相互關(guān)系 細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝和能的變化 分解代謝、合成代謝 分解代謝三階段： 大分子降解為單體分子；單體分子轉(zhuǎn)化并集中成較少種類的更小分子，如 PGAL，乙酰 CoA；通過 TCA共同的代謝途徑最后氧化成 CO2和水 合成代謝三階段：（蛋白質(zhì)為例） 簡(jiǎn)單的前身小分子，如 ?酮戊二酸、草酰乙酸等；小分子氨基化成氨基酸；合成肽鏈 Life Science 細(xì)胞代謝的特點(diǎn) 細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的總和，遵循一般的化學(xué)規(guī)律，又有其特點(diǎn)： （ 1）酶促反應(yīng) （ 2）在常溫、常壓、 PH中性或接近中性的水環(huán)境中進(jìn)行 （ 3）細(xì)胞中不能利用熱為做功的能 （ 4）細(xì)胞中特定的能量“貨幣” —— ATP （ 5）形成反應(yīng)鏈，在時(shí)間上是有序的 （ 6）在空間上是有序的 （ 7）在細(xì)胞內(nèi)同時(shí)進(jìn)行數(shù)以百計(jì)的反應(yīng) （ 8）受調(diào)控機(jī)制的調(diào)控 細(xì)胞代謝是非常復(fù)雜、極為有序的化學(xué)反應(yīng)歷程，構(gòu)成了最基本的生命過程。 Life Science 思考題 酶催化反應(yīng)的機(jī)制是怎樣的？ 如何理解酶活性的可調(diào)控性？ 細(xì)胞呼吸包括那幾個(gè)過程，在每個(gè)過程中發(fā)生哪些主要的反應(yīng)？產(chǎn)生多少能量？ 理解底物水平的磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化 什么是無氧呼吸，有何生物學(xué)意義？ 什么是生物氧化？舉一個(gè)具體的例子來說明。 光合作用中光反應(yīng)與暗反應(yīng)有何重要區(qū)別？ 理解細(xì)胞中各種物質(zhì)代謝間的相互關(guān)系？ Life Science Web ?Glycolysis (OUMA Graphics) ?TCA Cycle Main Page ?Energy and Enzymes Problem Set ?The G6PD Deficiency Homepage ?Metabolic Pathways of Biochemistry
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