植物生理学教案(原初反应)
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三、光化学反应
1．光合作用反应中心
a.意义：进行原初反应的最基本功能单位
b.组成：包括一个最初电子供体（反应中心色素分子）、最初电子受体、次级电子供体等电子传递体和维持这些电子传递体的微环境所必需的蛋白质
2．光化学反应实质
a.实质：光化学反应实质上是由光引起的反应中心色素分子与原初电子受体和次级供体之间的氧化还原反应。
2.光合单位概念
光合单位定义：结合于类囊体上能完成光化学反应的最小功能单位。
3.激发能的两种传递方式：
a.激子传递：激子传递是指高能电子激发的量子，能转移能量，不能转移电荷
b.共振传递:共振传递是依赖高能电子振动在分子间传递能量
c.传递方向：沿着波长较长即能量水平较低的方向传递
图1光合作用过程中能量运转
原初电子受体次级电子供体光系统Ⅰ光系统Ⅱ
基本线索
原初反应的概念
↓
光合色素按功能的分类
↓
聚光色素和反应中心色素在光能传递时的协同作用
↓
光合单位的概念
↓
激发能传递的两种方式
↓
光化学反应的实质
↓
驱动光化学反应的两个系统
计划课时
2课时
授课内容
一、原初反应概念
原初反应(primary reaction)指光能的吸收、传递和转换的过程，是光合色素吸收光能后所引起的光物理和光化学过程。它是光合作用的第一步，其速度非常快，可在皮秒(ps，10－12s)与纳秒(ns，10－9s)内完成，且与温度无关，可在－196℃(77K，液氮温度)或－271℃(2K，液氦温度)下进行。
4.3.1光能的吸收传递与转换
教学目的与要求
掌握光合色素分子对光能的吸收、传递与转换成电能的过程（原初反应）；
重点难点
重点
1.光能的吸收和色素分子激发态的形成
2.激发能的传递和作用中心对激发能的捕获
3.光化学反应
难点
1.光合单位
2.激发能传递的两种方式
3.光化学反应的实质
解决途径：
1.清晰解释概念
2.举例分析生理原理解释现象
能量转变光能──——─→电能─────→活跃化学能────→稳定化学能
贮存能量量子电子质子，ATP，NADPH碳水化合物等
转变过程原初反应电子传递与光合磷酸化碳同化
时间跨度(秒) 10-15～10－9 10-10～10－4 10～100
反应部位基粒类囊体膜基粒类囊体膜叶绿体基质
光、温条件需光，与温度无关不都需光，受光促进，与温度无关不需光，但受光、温促进
3.加强练习与讨论
教学方法与手段
教学方法
课堂以讲授为主，适当提问、讨论和多媒体动画展示
教学手段
多媒体与板书结合。利用多媒体图片和动画，帮助学生理解色素在光
合作用过程中的作用和工作机理
知识要点
基本概念
原初反应 反应中心色素聚光色素光合单位 光化学反应
天线色素分子 激子传递共振传递 激发能 原初电子供体
D•P•A D•P*•A D•P﹢•A¯D﹢•P•A¯
图2光化学反应过程图解
3.电子受供体：
a.初电子受体：a¯
b.最终电子受体：NADP﹢
c.最终电子供体：水
4.驱动系统：
a.光系统Ⅰ：最初电子受体：特殊叶绿素a分子
b.光系统Ⅱ：最初电子受体:去镁叶绿素a分子
b.过程：天线色素分子将光能吸收和传递到反应中心后，使反应中心色素分子（P）激发而成为激发态（P*），释放电子给原初电子受体(A)，同时留下了“空穴”，成为陷井（trap）。P+可从次级电子供体D夺取电子还原为P，次级电子供体被氧化为D＋,完成光能转换为电能的过程。
基态反应中心激发态反应中心电荷分离反应中心
光、暗反应光反应光反应碳同化Βιβλιοθήκη Baidu
表1光合作用中各种能量转变情况
二、光能的吸收与传递
1.叶绿素按功能分类及协同作用：
a.反应中心色素：少数特殊状态的叶绿素a分子，既能捕捉光能又能转换光能；
b.聚光色素（天线色素）：包括绝大部分叶绿素a和全部叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素等，吸收光能并传递给反应中心色素。
c.协同作用：若干个聚光色素分子所吸收的光能聚集于1个反应中心色素分子而引起光化学反应。
1．光合作用反应中心
a.意义：进行原初反应的最基本功能单位
b.组成：包括一个最初电子供体（反应中心色素分子）、最初电子受体、次级电子供体等电子传递体和维持这些电子传递体的微环境所必需的蛋白质
2．光化学反应实质
a.实质：光化学反应实质上是由光引起的反应中心色素分子与原初电子受体和次级供体之间的氧化还原反应。
2.光合单位概念
光合单位定义：结合于类囊体上能完成光化学反应的最小功能单位。
3.激发能的两种传递方式：
a.激子传递：激子传递是指高能电子激发的量子，能转移能量，不能转移电荷
b.共振传递:共振传递是依赖高能电子振动在分子间传递能量
c.传递方向：沿着波长较长即能量水平较低的方向传递
图1光合作用过程中能量运转
原初电子受体次级电子供体光系统Ⅰ光系统Ⅱ
基本线索
原初反应的概念
↓
光合色素按功能的分类
↓
聚光色素和反应中心色素在光能传递时的协同作用
↓
光合单位的概念
↓
激发能传递的两种方式
↓
光化学反应的实质
↓
驱动光化学反应的两个系统
计划课时
2课时
授课内容
一、原初反应概念
原初反应(primary reaction)指光能的吸收、传递和转换的过程，是光合色素吸收光能后所引起的光物理和光化学过程。它是光合作用的第一步，其速度非常快，可在皮秒(ps，10－12s)与纳秒(ns，10－9s)内完成，且与温度无关，可在－196℃(77K，液氮温度)或－271℃(2K，液氦温度)下进行。
4.3.1光能的吸收传递与转换
教学目的与要求
掌握光合色素分子对光能的吸收、传递与转换成电能的过程（原初反应）；
重点难点
重点
1.光能的吸收和色素分子激发态的形成
2.激发能的传递和作用中心对激发能的捕获
3.光化学反应
难点
1.光合单位
2.激发能传递的两种方式
3.光化学反应的实质
解决途径：
1.清晰解释概念
2.举例分析生理原理解释现象
能量转变光能──——─→电能─────→活跃化学能────→稳定化学能
贮存能量量子电子质子，ATP，NADPH碳水化合物等
转变过程原初反应电子传递与光合磷酸化碳同化
时间跨度(秒) 10-15～10－9 10-10～10－4 10～100
反应部位基粒类囊体膜基粒类囊体膜叶绿体基质
光、温条件需光，与温度无关不都需光，受光促进，与温度无关不需光，但受光、温促进
3.加强练习与讨论
教学方法与手段
教学方法
课堂以讲授为主，适当提问、讨论和多媒体动画展示
教学手段
多媒体与板书结合。利用多媒体图片和动画，帮助学生理解色素在光
合作用过程中的作用和工作机理
知识要点
基本概念
原初反应 反应中心色素聚光色素光合单位 光化学反应
天线色素分子 激子传递共振传递 激发能 原初电子供体
D•P•A D•P*•A D•P﹢•A¯D﹢•P•A¯
图2光化学反应过程图解
3.电子受供体：
a.初电子受体：a¯
b.最终电子受体：NADP﹢
c.最终电子供体：水
4.驱动系统：
a.光系统Ⅰ：最初电子受体：特殊叶绿素a分子
b.光系统Ⅱ：最初电子受体:去镁叶绿素a分子
b.过程：天线色素分子将光能吸收和传递到反应中心后，使反应中心色素分子（P）激发而成为激发态（P*），释放电子给原初电子受体(A)，同时留下了“空穴”，成为陷井（trap）。P+可从次级电子供体D夺取电子还原为P，次级电子供体被氧化为D＋,完成光能转换为电能的过程。
基态反应中心激发态反应中心电荷分离反应中心
光、暗反应光反应光反应碳同化Βιβλιοθήκη Baidu
表1光合作用中各种能量转变情况
二、光能的吸收与传递
1.叶绿素按功能分类及协同作用：
a.反应中心色素：少数特殊状态的叶绿素a分子，既能捕捉光能又能转换光能；
b.聚光色素（天线色素）：包括绝大部分叶绿素a和全部叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素等，吸收光能并传递给反应中心色素。
c.协同作用：若干个聚光色素分子所吸收的光能聚集于1个反应中心色素分子而引起光化学反应。