江苏省高中生物竞赛课件-植物生理学2
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• 光系统的发现过程：
• 红降现象：当用长于685nm(远红光)的单 色光照射小球藻时，虽然仍被叶绿素大 量吸收，但光合效率明显下降的现象
• 双光增益效应（爱默生效应）：在用远 红光照射小球藻的同时，如补充以红光 (650nm)，则光合效率比用两种波长的光 分别照射时的总和要大
➢光系统
由双光增益效应试验发现,在类囊体膜上有两 个在空间上分离的光系统由一系列电子传递体 串联在一起,以接力的方式完成光的捕获和能 量传递。其中
非环式光反应及其产物
•分解2H2O，释放1O2，传递 4e-，使膜内腔增加8H+，经 ATP酶流出后可偶联约3ATP 的形成，同时有 2NADPH+H+的生成
暗反应（卡尔文循环）与葡萄糖的形成
12NADPH+12H++18ATP+6CO2
C6H12O6+12NADP++18ADP+18Pi
➢ 叶绿体基质中 不断消耗ATP和 NADPH，固定 CO2形成葡萄糖 RuBP 的循环反应， Calvin循环
nm nm
第二单线态，~252KJ
热
第一单线态，~168KJ
热
670
荧
吸
光
收
三线态，~126KJ
磷 光
光合作用的两个阶段
光反应：由光合色素将光能转变成化学能并形成 ATP和NADPH，放出O2的过程。 该反应在叶绿体基粒类囊体膜上进行。
暗反应：是利用ATP和NADPH的化学能使CO2还 原成糖或其它有机物的一系列酶促过程。 该反应在叶绿体基质中进行。
• 荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反 射光下呈红色的现象
• 磷光：某些物质受摩擦、振动、光、热或电波的 作用后，所发出的光
• 磷光现象：去掉光源后，叶绿素溶液继续放出微 弱红光的现象
• 荧光和磷光的产生都是由于叶绿素分子吸收光能 后，重新以光能的形式释放出来的能量
E2
E1
430
能
量
吸
收
E0
2.在电子流动过程中，通过氢离子的化学渗 透，形成了ATP，电能被转化为化学能。
3.一些由叶绿素捕获的光能还被用于水的裂 解，又称为水的光解，氧气从水中被释放出来。
4.电子沿传递链最终达到最终电子受体 NADP+，同时一个来源于水的氢质子被结合，形 成了还原型的NADPH，电能又再一次被转化为化 学能，并储存于NADPH中。 光合作用的暗反应依赖于光反应中形成的ATP和 NADPH。
▪ 叶绿素
叶绿素分子由碳和
氮原子组成双羧酸
酯。有一个卟啉环
的头部（带正电，
亲水性）和叶醇链
尾部（亲脂性）。
叶醇链插入到类囊 体膜中
叶绿素a启动光反应
叶绿素不溶于水，但溶于酒精、丙酮、石 油醚等有机溶剂
叶绿素a中的CH3被CHO取代即成叶绿素b 叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色
➢类胡萝卜素
• 包括胡萝卜素和叶黄素两类.均为脂溶性. • 胡萝卜素是不饱和的碳氢化合物 C40 H56 • 含有一系列的共轭双键,有三种同分异构体
e-
O2 H+
H2O
最初电子 受体
e-
光合单位 P680
最初电子 受体
e-
光 NADPH 系
统
I
e- 光合单位 P700
反应中心失去电荷 后处于氧化态, 具 有很强的吸引力, 从电子供体处吸引 电子.
光能传递和电子传递链
光系统I中 P700被光能激发→原初电子受体→ 铁氧还蛋白→最终电子受体NADP+， 一个氢质子被结 合形成还原型的NADPH 形成电子空穴
▪ 光的性质
到达地球的光波长度： 300-2600nm
可见光：390-760nm
光子照射到某些生物分子 电子跃迁到更高的能量水平 激发态：
叶绿素分子是一种可以被可见光激发的色素分子，在光子驱动 下发生的得失电子反应是光合作用过程中最基本的反应。
➢吸收光谱
吸收光谱：光谱中有些波长的光线被色素物质吸收后所 形成的暗带。不同的色素物质具有不同的吸收光谱
作用光谱
• 作用光谱：不同波长的光引起的光合作用的多少 • 叶绿素a在叶绿体中的吸收光谱； • Ca670、Ca680、Ca695、Ca700 • 叶绿素b在活植物体中的吸收光谱；Cb650 • 光合器中各种色素吸收的光都用于光合作用 • 光合作用离不开叶绿素
荧光现象和磷光现象
• 荧光：某些物质受光或其它射线照射时所发出的 可见光
反应中心 天线分子
• 在光合单位中，反应中 心的叶绿素分子是吸收 光波最长的色素，这使 光能传递系统成为类似 一个陷阱装置。所有天 线色素吸收的能量必然 地，不可逆转地传给反 应中心。
• 能量一旦被反应中心接 受，激发态的电子便传 到等待着的电子受体上。
受体 e-
天线系统不仅能增加被吸收光波的多样性，也增加 了光合效率
热带植物：如甘蔗等 耐旱植物：玉米、高粱等
C4 循环(Hatch-Slack Cycle)：
C4植物
CAM光合途径
CAM途径
CAM植物
光呼吸
光呼吸： 绿色细胞依赖光照，吸收O2，放出CO2
本质： 乙醇酸氧化
一、光呼吸过程—乙醇酸代谢
➢上世纪70年代末发现RuBP羧化酶即具羧化， 又具加氧作用，称为Rubisco
叶绿体基质
质子浓度低
CF1
偶联因子 CF0
类囊体腔
质子浓度高
Michell 化学渗透学说:跨膜的质子动力就是用于
合成ATP的能量.
膜两侧的H+电化学势差
光 合 磷 酸 化 的 两 种 途 径
e-
O2 H+
H2O
非环式光合磷酸化
非环式光合 磷酸化
最初电子 受体
e- Fd
ADP +P
最初电子 受体
e-
光合作用过程
1) 原初反应：包括光能的吸收、传递和 转换过程
2) 电子传递：电能转变为活跃的化学能 的过程，氧的释放和光合磷酸化
3) 碳同化：活跃的化学能转变为稳定的 化学能的过程
原初反应
• 原初反应是光合作用的起点，是光合色素吸 收日光能所引起的光物理及光化学过程，是 光合作用过程中直接与光能利用相联系的反 应。反应过程为：
➢光系统II电子运转和水的光解
集光复合体
QA
QB
Pheo 核心蛋白复合体
叶绿体基质
氢离子 浓度低
2H+
PQH2可移动
的电子载体
e-
Cytb6f
类囊体腔
氢离子
2
浓度高
4
氢离子
➢电子从PSII向PSI的流动和NADP+的还原
PSII
叶绿体基质
PSI
光合单位 类囊体腔
集光复合体 A1
A0
P700
核心蛋白复合体
1甘油酸
2H2O2
2乙醛酸
NADH
1丝氨酸 2甘氨酸
2. 聚光色素（天线色素）：无光化学活性， 能吸收光能并传递到反应中心色素，绝 大部分叶绿素a，全部的叶绿素b、胡萝 卜素、叶黄素都属此类
• 约300个左右的色素分子围绕1个反应中 心色素组成一个光合单位
光反应
光反应系统(Photosystem): 由色素分子装配成的可独立进行有效光反应的最小单元
氢离子浓度降低
铁氧还蛋白
总结从水的光解到NADPH的形成全过程,可见:
1.产生了氧气
2.形成了NADPH
3.形成了跨类囊体 膜的质子梯度(H+)
1. 水的光解 2. 质体醌PQ还原时从基质中吸收 H+,还原时将其释放到类囊体一
腔中 3. NADPH形成时从基质中吸收H+
➢光合磷酸化
光合磷酸化：叶绿体在光下把无机磷和ADP转化成 ATP形成高能磷酸键的过程.
光系统II(PSII)含有另一种被称为“P680”高度特化的叶绿素a分 子
叶绿素b 胡萝卜素 天线色素复合物吸收或捕获太阳能 传递给P700和P680
反应中心叶绿素分子被激发 放出高能电子
电子依不同的氧化还原 电势定向移动, 将一 系列相互衔接着的电子 传递物质称为光合链, 也称“Z”链
光 系 统 II
植物体中ß-胡萝卜素最多. • 叶黄素是由胡萝卜素衍生的醇类. • 这两种色素也能吸收光能,同时具有防止光
照伤害叶绿素的功能.
➢藻胆素
• 藻胆素包括藻蓝素、藻红素和别藻蓝素三种 • 由色蛋白和红色或蓝色的生色团组成的复合蛋白 • 是一直链的共轭系统 • 主要存在于藻类生物中
❖ 光的性质与叶绿素
光是一种电磁波 粒子性质 光子的能量与其波长成反比 紫光波长最短，能量最大；红光波长较长，能量小 日光经过棱镜折射，形成连续不同波长的光，即可见光谱
➢能同等地与CO2和O2发生反应，产生PGA或乙 醇酸
➢CO2/O2比值高时，Rubisco催化羧化反应 ➢CO2/O2比值低时，Rubisco催化加氧反应，形
成1PGA+1乙醇酸
一、光呼吸过程—乙醇酸代谢
一、光呼吸过程—乙醇酸代谢
Calvin循环 2乙醇酸 1甘油酸
ATP
1PGA
2乙醇酸 O2
放,电子回到低能的基态（深色物体）.
2.能量以光辐射的形式自发衰减发
出荧光,电子回到低能的基态.
3.被激发的电子被电子受体接 受,能量进入电子传递链.色素 分子的电子空缺由供体补充.
反应中心和光合单位
• 类囊体膜上的光合色素分为2类：
1. 反应中心色素：少数特殊状态的叶绿素a 分子，具光化学活性，既能捕获光能， 又能将光能转换为电能
光化学反应
• 光化学反应：反应中心色素分子吸收光能 所引起的氧化还原反应
• D·P ·A→D·P*·A→D·P+·A-→D+·P·A• 2H2O→4e-+4H++O2
光
➢光化学反应示意图
光化学反应：指反应中心吸收光能所引起 的氧化还原反应
被还原
光 被氧化
原初电子受体
A
e-
原初电子受体
A-
反应中心 反应中心
天线色素吸收光能成为激发态
光能吸收
原
初 反 应
激发态的天线色素将能量传递 给作用中心
光能传递
作用中心产生电荷分离
光能转化 成电能
原初反应特点
1. 时间短：10-12~10-9s完成 2. 与温度无关：可在-196℃或-271℃下进
行 3. 光能利用率高：量子效率接近1
➢光能的吸收和传递
当光照到色素分子时,光子的能 量被捕获, 同时叶绿体的电子被 激发到高能状态. 激发态的电 子有三种命运: 1.由于分子间的运动, 能量以热能释
P+
P
被氧化
e-
原初电子供体 原初电子供体
D+
D
在不断发生氧化还 原中，电荷分离， 不断将携能的电子 传递给原初电子受 体，完成光能转变 成电能的过程
水光解反应
➢光合电子传递
e-
反应中心 色素分子
光能
原初电子 e-
受体
电能
e-
电子
传递
e-
体
e-
光合 磷酸化
化学能 ATP
NADPH
光合电子传递
光系统
ADP +P
Cyb6f
ATP
e- 光合单位 P700
ATP NADPH
光合单位 P680
光合电子传递
非环路的光合磷酸化途径和电子传递链
光合磷酸化
➢叶绿体在光照下把无机磷(Pi)与ADP合成ATP的 过程称为光合磷酸化。光合磷酸化总是和电子 传递偶联进行的
非 环 式 光 合 磷 酸 化
环路光合磷酸化
➢ C3途径
PGA （羧化）
DPGA
还原 PGAL
暗反应
C4 循环(Hatch-Slack Cycle)：
CO2来源：空气；自身呼吸 CO2受体：磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) 中间产物：草酰乙酸(Oxaloacetate，C4) 生物学意义：耐热；耐旱；生长速度及单位面积产
量均大于 C3 存在于：
植物生理学
第二部分 光合作用 同化物的分配以及植物生长调节物
➢光合色素的种类
色素：是一类含有能吸收可见光谱中特定波长 的化学基团。
植物叶绿体的特点是含有色素，分为三大类。
叶绿素类 类胡萝卜素类
高等植物和多数藻类
藻胆素类
原核藻类和部分真核藻类
➢叶绿素
a
b 叶绿素 c
d
e
高等植物：a, b 藻类：a,c.d 光合细菌：a,b.c.d.e
光系统II的反应中心P680分子受光激发 电子传 递链 原初电子受体\质体醌、细胞色素b6-f复合物和 质体蓝素到P700 填充了P700的电子空穴
电子传递时 能量逐渐下降 形成跨膜的质子 梯度 导致ATP的形成
在光系统II中被激发后失去电子的P680分子如何 再生？ 水裂解 填补空穴 氧气释放 提供氢质子用以形 成NADPH.
环路 高能电子 原初电子受体、铁氧还蛋白、细胞色素、质 体蓝素 氧化型的P700分子 基态 电子的能量逐渐降低 ATP
环式光合磷酸化
P680*
P700*
P700*
P680
P700
P700
非环式光合磷酸化
环式光合磷酸化
• 光反应小结：
1.叶绿素吸收光能并将光能转化为电能，即造 成从叶绿素分子起始的电子流动。
光系统II(PSII):把电子从 低于水的能量水平提高到 一个中间点;
光系统I(PSI):把电子从中 间点提高到高于NADP+的水 平.
光系统
由叶绿素分子及其蛋白复合物、天线色素系统和电子受体等组成 的单位称为光系统。光反应由两个光系统及电子传递链来完成。
光系统I（PSI）含有被称为“P700”的高度特化的叶绿素a分子
• 红降现象：当用长于685nm(远红光)的单 色光照射小球藻时，虽然仍被叶绿素大 量吸收，但光合效率明显下降的现象
• 双光增益效应（爱默生效应）：在用远 红光照射小球藻的同时，如补充以红光 (650nm)，则光合效率比用两种波长的光 分别照射时的总和要大
➢光系统
由双光增益效应试验发现,在类囊体膜上有两 个在空间上分离的光系统由一系列电子传递体 串联在一起,以接力的方式完成光的捕获和能 量传递。其中
非环式光反应及其产物
•分解2H2O，释放1O2，传递 4e-，使膜内腔增加8H+，经 ATP酶流出后可偶联约3ATP 的形成，同时有 2NADPH+H+的生成
暗反应（卡尔文循环）与葡萄糖的形成
12NADPH+12H++18ATP+6CO2
C6H12O6+12NADP++18ADP+18Pi
➢ 叶绿体基质中 不断消耗ATP和 NADPH，固定 CO2形成葡萄糖 RuBP 的循环反应， Calvin循环
nm nm
第二单线态，~252KJ
热
第一单线态，~168KJ
热
670
荧
吸
光
收
三线态，~126KJ
磷 光
光合作用的两个阶段
光反应：由光合色素将光能转变成化学能并形成 ATP和NADPH，放出O2的过程。 该反应在叶绿体基粒类囊体膜上进行。
暗反应：是利用ATP和NADPH的化学能使CO2还 原成糖或其它有机物的一系列酶促过程。 该反应在叶绿体基质中进行。
• 荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反 射光下呈红色的现象
• 磷光：某些物质受摩擦、振动、光、热或电波的 作用后，所发出的光
• 磷光现象：去掉光源后，叶绿素溶液继续放出微 弱红光的现象
• 荧光和磷光的产生都是由于叶绿素分子吸收光能 后，重新以光能的形式释放出来的能量
E2
E1
430
能
量
吸
收
E0
2.在电子流动过程中，通过氢离子的化学渗 透，形成了ATP，电能被转化为化学能。
3.一些由叶绿素捕获的光能还被用于水的裂 解，又称为水的光解，氧气从水中被释放出来。
4.电子沿传递链最终达到最终电子受体 NADP+，同时一个来源于水的氢质子被结合，形 成了还原型的NADPH，电能又再一次被转化为化 学能，并储存于NADPH中。 光合作用的暗反应依赖于光反应中形成的ATP和 NADPH。
▪ 叶绿素
叶绿素分子由碳和
氮原子组成双羧酸
酯。有一个卟啉环
的头部（带正电，
亲水性）和叶醇链
尾部（亲脂性）。
叶醇链插入到类囊 体膜中
叶绿素a启动光反应
叶绿素不溶于水，但溶于酒精、丙酮、石 油醚等有机溶剂
叶绿素a中的CH3被CHO取代即成叶绿素b 叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色
➢类胡萝卜素
• 包括胡萝卜素和叶黄素两类.均为脂溶性. • 胡萝卜素是不饱和的碳氢化合物 C40 H56 • 含有一系列的共轭双键,有三种同分异构体
e-
O2 H+
H2O
最初电子 受体
e-
光合单位 P680
最初电子 受体
e-
光 NADPH 系
统
I
e- 光合单位 P700
反应中心失去电荷 后处于氧化态, 具 有很强的吸引力, 从电子供体处吸引 电子.
光能传递和电子传递链
光系统I中 P700被光能激发→原初电子受体→ 铁氧还蛋白→最终电子受体NADP+， 一个氢质子被结 合形成还原型的NADPH 形成电子空穴
▪ 光的性质
到达地球的光波长度： 300-2600nm
可见光：390-760nm
光子照射到某些生物分子 电子跃迁到更高的能量水平 激发态：
叶绿素分子是一种可以被可见光激发的色素分子，在光子驱动 下发生的得失电子反应是光合作用过程中最基本的反应。
➢吸收光谱
吸收光谱：光谱中有些波长的光线被色素物质吸收后所 形成的暗带。不同的色素物质具有不同的吸收光谱
作用光谱
• 作用光谱：不同波长的光引起的光合作用的多少 • 叶绿素a在叶绿体中的吸收光谱； • Ca670、Ca680、Ca695、Ca700 • 叶绿素b在活植物体中的吸收光谱；Cb650 • 光合器中各种色素吸收的光都用于光合作用 • 光合作用离不开叶绿素
荧光现象和磷光现象
• 荧光：某些物质受光或其它射线照射时所发出的 可见光
反应中心 天线分子
• 在光合单位中，反应中 心的叶绿素分子是吸收 光波最长的色素，这使 光能传递系统成为类似 一个陷阱装置。所有天 线色素吸收的能量必然 地，不可逆转地传给反 应中心。
• 能量一旦被反应中心接 受，激发态的电子便传 到等待着的电子受体上。
受体 e-
天线系统不仅能增加被吸收光波的多样性，也增加 了光合效率
热带植物：如甘蔗等 耐旱植物：玉米、高粱等
C4 循环(Hatch-Slack Cycle)：
C4植物
CAM光合途径
CAM途径
CAM植物
光呼吸
光呼吸： 绿色细胞依赖光照，吸收O2，放出CO2
本质： 乙醇酸氧化
一、光呼吸过程—乙醇酸代谢
➢上世纪70年代末发现RuBP羧化酶即具羧化， 又具加氧作用，称为Rubisco
叶绿体基质
质子浓度低
CF1
偶联因子 CF0
类囊体腔
质子浓度高
Michell 化学渗透学说:跨膜的质子动力就是用于
合成ATP的能量.
膜两侧的H+电化学势差
光 合 磷 酸 化 的 两 种 途 径
e-
O2 H+
H2O
非环式光合磷酸化
非环式光合 磷酸化
最初电子 受体
e- Fd
ADP +P
最初电子 受体
e-
光合作用过程
1) 原初反应：包括光能的吸收、传递和 转换过程
2) 电子传递：电能转变为活跃的化学能 的过程，氧的释放和光合磷酸化
3) 碳同化：活跃的化学能转变为稳定的 化学能的过程
原初反应
• 原初反应是光合作用的起点，是光合色素吸 收日光能所引起的光物理及光化学过程，是 光合作用过程中直接与光能利用相联系的反 应。反应过程为：
➢光系统II电子运转和水的光解
集光复合体
QA
QB
Pheo 核心蛋白复合体
叶绿体基质
氢离子 浓度低
2H+
PQH2可移动
的电子载体
e-
Cytb6f
类囊体腔
氢离子
2
浓度高
4
氢离子
➢电子从PSII向PSI的流动和NADP+的还原
PSII
叶绿体基质
PSI
光合单位 类囊体腔
集光复合体 A1
A0
P700
核心蛋白复合体
1甘油酸
2H2O2
2乙醛酸
NADH
1丝氨酸 2甘氨酸
2. 聚光色素（天线色素）：无光化学活性， 能吸收光能并传递到反应中心色素，绝 大部分叶绿素a，全部的叶绿素b、胡萝 卜素、叶黄素都属此类
• 约300个左右的色素分子围绕1个反应中 心色素组成一个光合单位
光反应
光反应系统(Photosystem): 由色素分子装配成的可独立进行有效光反应的最小单元
氢离子浓度降低
铁氧还蛋白
总结从水的光解到NADPH的形成全过程,可见:
1.产生了氧气
2.形成了NADPH
3.形成了跨类囊体 膜的质子梯度(H+)
1. 水的光解 2. 质体醌PQ还原时从基质中吸收 H+,还原时将其释放到类囊体一
腔中 3. NADPH形成时从基质中吸收H+
➢光合磷酸化
光合磷酸化：叶绿体在光下把无机磷和ADP转化成 ATP形成高能磷酸键的过程.
光系统II(PSII)含有另一种被称为“P680”高度特化的叶绿素a分 子
叶绿素b 胡萝卜素 天线色素复合物吸收或捕获太阳能 传递给P700和P680
反应中心叶绿素分子被激发 放出高能电子
电子依不同的氧化还原 电势定向移动, 将一 系列相互衔接着的电子 传递物质称为光合链, 也称“Z”链
光 系 统 II
植物体中ß-胡萝卜素最多. • 叶黄素是由胡萝卜素衍生的醇类. • 这两种色素也能吸收光能,同时具有防止光
照伤害叶绿素的功能.
➢藻胆素
• 藻胆素包括藻蓝素、藻红素和别藻蓝素三种 • 由色蛋白和红色或蓝色的生色团组成的复合蛋白 • 是一直链的共轭系统 • 主要存在于藻类生物中
❖ 光的性质与叶绿素
光是一种电磁波 粒子性质 光子的能量与其波长成反比 紫光波长最短，能量最大；红光波长较长，能量小 日光经过棱镜折射，形成连续不同波长的光，即可见光谱
➢能同等地与CO2和O2发生反应，产生PGA或乙 醇酸
➢CO2/O2比值高时，Rubisco催化羧化反应 ➢CO2/O2比值低时，Rubisco催化加氧反应，形
成1PGA+1乙醇酸
一、光呼吸过程—乙醇酸代谢
一、光呼吸过程—乙醇酸代谢
Calvin循环 2乙醇酸 1甘油酸
ATP
1PGA
2乙醇酸 O2
放,电子回到低能的基态（深色物体）.
2.能量以光辐射的形式自发衰减发
出荧光,电子回到低能的基态.
3.被激发的电子被电子受体接 受,能量进入电子传递链.色素 分子的电子空缺由供体补充.
反应中心和光合单位
• 类囊体膜上的光合色素分为2类：
1. 反应中心色素：少数特殊状态的叶绿素a 分子，具光化学活性，既能捕获光能， 又能将光能转换为电能
光化学反应
• 光化学反应：反应中心色素分子吸收光能 所引起的氧化还原反应
• D·P ·A→D·P*·A→D·P+·A-→D+·P·A• 2H2O→4e-+4H++O2
光
➢光化学反应示意图
光化学反应：指反应中心吸收光能所引起 的氧化还原反应
被还原
光 被氧化
原初电子受体
A
e-
原初电子受体
A-
反应中心 反应中心
天线色素吸收光能成为激发态
光能吸收
原
初 反 应
激发态的天线色素将能量传递 给作用中心
光能传递
作用中心产生电荷分离
光能转化 成电能
原初反应特点
1. 时间短：10-12~10-9s完成 2. 与温度无关：可在-196℃或-271℃下进
行 3. 光能利用率高：量子效率接近1
➢光能的吸收和传递
当光照到色素分子时,光子的能 量被捕获, 同时叶绿体的电子被 激发到高能状态. 激发态的电 子有三种命运: 1.由于分子间的运动, 能量以热能释
P+
P
被氧化
e-
原初电子供体 原初电子供体
D+
D
在不断发生氧化还 原中，电荷分离， 不断将携能的电子 传递给原初电子受 体，完成光能转变 成电能的过程
水光解反应
➢光合电子传递
e-
反应中心 色素分子
光能
原初电子 e-
受体
电能
e-
电子
传递
e-
体
e-
光合 磷酸化
化学能 ATP
NADPH
光合电子传递
光系统
ADP +P
Cyb6f
ATP
e- 光合单位 P700
ATP NADPH
光合单位 P680
光合电子传递
非环路的光合磷酸化途径和电子传递链
光合磷酸化
➢叶绿体在光照下把无机磷(Pi)与ADP合成ATP的 过程称为光合磷酸化。光合磷酸化总是和电子 传递偶联进行的
非 环 式 光 合 磷 酸 化
环路光合磷酸化
➢ C3途径
PGA （羧化）
DPGA
还原 PGAL
暗反应
C4 循环(Hatch-Slack Cycle)：
CO2来源：空气；自身呼吸 CO2受体：磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) 中间产物：草酰乙酸(Oxaloacetate，C4) 生物学意义：耐热；耐旱；生长速度及单位面积产
量均大于 C3 存在于：
植物生理学
第二部分 光合作用 同化物的分配以及植物生长调节物
➢光合色素的种类
色素：是一类含有能吸收可见光谱中特定波长 的化学基团。
植物叶绿体的特点是含有色素，分为三大类。
叶绿素类 类胡萝卜素类
高等植物和多数藻类
藻胆素类
原核藻类和部分真核藻类
➢叶绿素
a
b 叶绿素 c
d
e
高等植物：a, b 藻类：a,c.d 光合细菌：a,b.c.d.e
光系统II的反应中心P680分子受光激发 电子传 递链 原初电子受体\质体醌、细胞色素b6-f复合物和 质体蓝素到P700 填充了P700的电子空穴
电子传递时 能量逐渐下降 形成跨膜的质子 梯度 导致ATP的形成
在光系统II中被激发后失去电子的P680分子如何 再生？ 水裂解 填补空穴 氧气释放 提供氢质子用以形 成NADPH.
环路 高能电子 原初电子受体、铁氧还蛋白、细胞色素、质 体蓝素 氧化型的P700分子 基态 电子的能量逐渐降低 ATP
环式光合磷酸化
P680*
P700*
P700*
P680
P700
P700
非环式光合磷酸化
环式光合磷酸化
• 光反应小结：
1.叶绿素吸收光能并将光能转化为电能，即造 成从叶绿素分子起始的电子流动。
光系统II(PSII):把电子从 低于水的能量水平提高到 一个中间点;
光系统I(PSI):把电子从中 间点提高到高于NADP+的水 平.
光系统
由叶绿素分子及其蛋白复合物、天线色素系统和电子受体等组成 的单位称为光系统。光反应由两个光系统及电子传递链来完成。
光系统I（PSI）含有被称为“P700”的高度特化的叶绿素a分子