第三章 光合作用--光反应-电子传递
第三章 光合作用 Photosynthesis1
图3-7 荧光现象
图3-9 色素分子吸收光后能量转变 色素分子吸收蓝光（430 nm）或红光（670 nm）后，分别激发为第二单线态（E2） 或第一单线态（E1），E1转变为第一三线态，它们进一步回到基态（E0）时则分别 产生荧光或磷光
• 四、植物的叶色 • 正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比 例约为3：1，叶绿素a和叶绿素b也约为3： 1，叶黄素和胡萝卜素约为2：1。所以正常 的叶子总是呈现绿色。
• （1）非循环光合磷酸化 • 在放氧复合体（ OEC）处水裂解后，把H+释放 到类囊体腔内，把电子传递到PSⅡ。电子在光 合电子传递链中传递时，伴随着类囊体外侧的H+ 转移到腔内，由此形成了跨膜的H+浓度差，引起 了ATP的形成；与此同时把电子传递到PSI去， 进一步提高了能位，而使H+还原NADP+为 NADPH，此外，还放出O2。在这个过程中，电 子传递是一个开放的通路，故称为非循环光合磷 酸化。吸收8个光量子，将2H2O氧化（将4个H+ 释放到囊中），放出一个O2。传递4个电子，还 原2个NADP+。光量子产额为1/8。
类囊体分为二类： 基质类囊体 又称基质片层，伸展在基质中彼此不重叠； 基粒类囊体 或称基粒片层，可自身或与基质类囊体重叠，组成基粒。 堆叠区 片层与片层互相接触的部分， 非堆叠区 片层与片层非互相接触的部分。
类囊体片层堆叠的生理意义 • ①膜的堆叠意味着捕获光能机构高度 密集,更有效地收集光能。 • ②膜系统常是酶排列的支架，膜的堆 叠易构成代谢的连接带，使代谢高效 地进行。 • ③类囊体片层堆叠成基粒是高等植物 细胞所特有的膜结构,它有利于光合作 用的进行。
光系统Ⅰ（PSI）
• (2)PSⅡ • PSⅡ多存在于基粒片层的垛叠区。PSⅡ主要 由核心复合体（P680）、PSⅡ捕光复合体 （ LHCⅡ）和放氧复合体（OEC）等亚单位 组成。PSⅡ的功能是利用光能氧化水（水的 光解和放氧）和还原质体醌。水裂解放氧是水 在光照下经过PSⅡ的作用，释放氧气，产生 电子，释放质子到类囊体腔内，整个反应如下： • 光子 • 2H2O→O2+4H++4e-
植物生理学习题大全——第3章植物的光合作用
植物⽣理学习题⼤全——第3章植物的光合作⽤第三章光合作⽤⼀. 名词解释光合作⽤(photosynthesis)：绿⾊植物吸收阳光的能量，同化⼆氧化碳和⽔，制造有机物质并释放氧⽓的过程。
光合⾊素(photosynthetic pigment)：植物体内含有的具有吸收光能并将其光合作⽤的⾊素，包括叶绿素、类胡萝⼘素、藻胆素等。
吸收光谱(absorption spectrum)：反映某种物质吸收光波的光谱。
荧光现象(fluorescence phenomenon)：叶绿素溶液在透射光下呈绿⾊，在反射光下呈红⾊，这种现象称为荧光现象。
磷光现象(phosphorescence phenomenon)：当去掉光源后，叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光，它是由三线态回到基态时所产⽣的光。
这种发光现象称为磷光现象。
光合作⽤单位(photosynthetic unit)：结合在类囊体膜上，能进⾏光合作⽤的最⼩结构单位。
作⽤中⼼⾊素(reaction center pigment)：指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分⼦。
聚光⾊素(light harvesting pigment )：指没有光化学活性，只能吸收光能并将其传递给作⽤中⼼⾊素的⾊素分⼦。
原初反应(primary reaction)：包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变，即由光所引起的氧化还原过程。
光反应(light reactio)：光合作⽤中需要光的反应过程，是⼀系列光化学反应过程，包括⽔的光解、电⼦传递及同化⼒的形成。
暗反应(dark reaction)：指光合作⽤中不需要光的反应过程，是⼀系列酶促反应过程，包括CO2的固定、还原及碳⽔化合物的形成。
光系统(photosystem，PS)：由不同的中⼼⾊素和⼀些天线⾊素、电⼦供体和电⼦受体组成的蛋⽩⾊素复合体，其中PS Ⅰ的中⼼⾊素为叶绿素a P700，PS Ⅱ的中⼼⾊素为叶绿素a P680。
光合作用中电子传递机制及其调控因素解析
光合作用中电子传递机制及其调控因素解析光合作用是地球上生命持续存在的基础过程之一，它是通过植物和一些类似植物生物进行的，利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
在光合作用中，电子的传递是其中一个关键的步骤，它确保能量的转移和固定。
本文将详细介绍光合作用中电子传递机制及其调控因素。
首先，让我们了解光合作用的基本过程。
光合作用可以分为两个阶段，即光依赖反应和光独立反应。
在光依赖反应中，光能被吸收并转化为化学能。
这一过程发生在叶绿素分子所在的光合体系中。
光合体系由几个复合物组成，包括光系统I和光系统II。
光系统II位于光合体系中的外层，光系统I位于光合体系中的内层。
同时，光合体系中还存在着一系列辅助色素分子和电子接受体分子。
在光依赖反应的过程中，光能被吸收并传递给光系统II中的叶绿素分子。
这些叶绿素分子吸收到光能后，激发其中的电子，使其跃迁到一个高能激发态。
然后，这些高能电子传递给光系统II中的一系列辅助色素分子和电子接受体分子，最终传递到光系统I中。
在这个过程中，光能被电子捕获并转化为电子的高能态。
当电子在光系统I中被激发时，它将继续被传递到另一个电子接受体分子，最终终止于还原酶。
酶通过将电子转移到质子上，从而还原氧分子，形成氧气。
光合作用中电子传递的机制可以通过两个传统模型予以解释：Z-scheme模型和cytochrome b6f复合物模型。
首先，让我们来介绍Z-scheme模型。
这个模型最早由Robert Emeis于1960年提出，根据该模型，光合体系中的电子传递称为Z-scheme，因为电子轨迹呈现Z字形，从光系统II开始，经光化学系I（PSI）和巴士络合物（电子网）最后回到光系统II。
根据这个模型，光能激发了光系统II中的叶绿素分子，使其释放出高能电子。
这些电子通过一系列辅助色素和电子接受体的传递最终到达光系统I中。
在光系统I中，光能再次激发电子，并通过电子接受体和质子终结酶传递到NADP + ，将其还原为NADPH。
第三章--光合作用习题及答案
第三章--光合作⽤习题及答案第三章光合作⽤⼀、名词解释1. 光合作⽤2. 光合强速率3. 原初反应4. 光合电⼦传递链5. PQ穿梭6. 同化⼒7. 光呼吸8. 荧光现象9. 磷光现象10. 光饱和点11. 光饱和现象12. 光补偿点13. 光能利⽤率14. ⼆氧化碳饱和点15. ⼆氧化碳补偿点16. 光合作⽤单位17. 作⽤中⼼⾊素18. 聚光⾊素19. 希尔反应20. 光合磷酸化21. 光系统22. 红降现象23. 双增益效应24. C3植物25. C4植物26. 量⼦产额27. 量⼦需要量28. 光合作⽤‘午睡’现象三、填空题1. 光合⾊素按照功能不同分类为和。
2. 光合作⽤的最终电⼦供体是，最终电⼦受体是。
3. 光合作⽤C3途径CO2的受体是，C4途径的CO2的受体是。
4. 光合作⽤单位由和两⼤部分构成。
5. PSI的原初电⼦供体是，原处电⼦受体是。
6. PSII的原初电⼦受体是，最终电⼦供体是。
7. 光合放氧蛋⽩质复合体⼜称为，有种存在状态。
8. C3植物的卡尔⽂循环在叶⽚的细胞中进⾏，C4植物的C3途径是在叶⽚的细胞中进⾏。
9. 在卡尔⽂循环中，每形成1摩尔六碳糖需要摩尔ATP，摩尔NADPH+H+。
10. 影响光合作⽤的外部因素有、、、和。
11. 光合作⽤的三⼤步聚包括、和。
12. 光合作⽤的⾊素有、和。
13. 光合作⽤的光反应在叶绿体的中进⾏，⽽暗反应是在进⾏。
14. 叶绿素溶液在透射光下呈⾊，在反射光下呈⾊。
15. 光合作⽤属于氧化还原反应，其中中被氧化的物质是，被还原的物质时是。
16. 类胡萝⼘素吸收光谱最强吸收区在，它不仅可以吸收传递光能，还具有的作⽤。
17. 叶绿素吸收光谱有光区和光区两个最强吸收区。
18. 光合作⽤CO2同化过程包括、、三个⼤的步骤。
19.根据光合途径不同，可将植物分为、、三种类别。
20. 尔⽂循环按反应性质不同，可分为、、三个阶段。
21. 在光合作⽤中，合成淀粉的场所是，合成蔗糖的场所是。
第3章 光合作用-孙立炜
橙黄色
3
黄色
Carotene is responsible for the orange colour of the carrots and many other fruits and vegetables. which are synthesized by plants but cannot be made by animals
基质：被膜以内的基础物质。以水为主体，内含多种离子、低分子有机 物，以及多种可溶性蛋白质等。
基质中能进行多种多样复杂的生化反应
u 含有还原CO2 (Rubisco, 1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶)与合成淀粉的全部酶系 —— 碳同化场所
u 含有氨基酸、蛋白质、DNA、RNA、还原亚硝酸盐的酶类以及参与这些反应的底物与 产物 ——N代谢场所
类囊体分为二类： 基粒类囊体 或称基粒片层，可自身或
与基质类囊体重叠，组成基粒。 基质类囊体 又称基质片层，伸展在基
质中彼此不重叠； 垛叠区 片层与片层互相接触堆叠的
部分， 非垛叠区 片层与片层非互相接触堆叠
的部分。
类囊体片层堆叠的生理意义
1.膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密集，更 有效地收集光能。
被氧化到O2的水平；
p
CO2是电子受体 (氧化剂)，
被还原到糖的水平；
p 氧化还原反应所需的能量来 自光能。
第21届联合国气候变化大会（COP21）
光能
类囊体膜
叶绿体
卡尔文循环
叶绿素
光(驱动)反应
碳反应
植物，叶片和细胞对光环境的适应
植物对光环境的适应－植物的向光性
Lupinus: 羽扇豆属
Leaf anatomy: highly specialized for light absorption
光反应中电子的传递过程
光反应中电⼦的传递过程
模拟试题：在光反应中，⽔裂解为O2、H+和e-，O2可释放到细胞外或▲，H+和e-将▲还原为能源物质。
（进⼊线粒体⽤于细胞呼吸 NADP+）
反思：此题的后⼀空错误率⾼，⼤多学⽣同时写上了ADP，说明光反应中的机理还有待于澄清，平时教学的重点放在碳反应，2014年⾼考考到了氢载体，这也是错误率最⾼的。
⼀、反应中⼼组成
叶绿体膜上的两套光合作⽤系统：光合作⽤系统Ⅰ和光合作⽤系统Ⅱ（光合作⽤系统Ⅰ⽐光合作⽤系统Ⅱ要原始，但电⼦传递先在光合系统Ⅱ开始，ⅠⅡ的命名则是按其发现顺序）。
光系统由多种⾊素组成，如叶绿素a、叶绿素b、类胡萝⼘素等组成。
在光照的情况下，光系统Ⅰ吸收光谱于700nm达到⾼峰，系统Ⅱ则是680nm为⾼峰。
⼆、光反应过程
光系统吸收了特定波长的光线后，叶绿素a激发出了⼀个电⼦，⽽旁边的酶使⽔裂解成氢离⼦和氧原⼦，多余的电⼦去补叶绿素a分⼦上的缺。
作为能量，将从⽔分⼦光解过程中得到电⼦不断传递，其中还有细胞⾊素
b6/f的参与，最后传递给辅酶NADP＋，通过铁氧还蛋⽩-NADP还原酶将NADP＋还原为NADPH。
⽽⽔光解所得的氢离⼦则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋⽩质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能⽤于合成ATP，以供碳反应所⽤。
⽽此时势能已降低的氢离⼦则被氢载体NADPH带⾛。
⼀分⼦NADPH可携带两个氢离⼦。
这个NADPH则在碳反应⾥⾯充当还原剂的作⽤。
光合作用的化学方程式
光合作用的化学方程式光合作用是植物、藻类和一些细菌利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质(如葡萄糖)的过程。
光合作用可以概括为光反应和暗反应两个阶段。
下面将详细介绍这两个反应阶段的化学方程式。
光反应是光合作用的第一阶段，发生在叶绿体的脉络膜中。
光反应的主要目的是通过光能将水分子分解为氧分子和氢离子，并产生ATP和NADPH。
以下是光反应的化学方程式：光反应1：光系统II的电子传递2H2O+光能→4H++4e-+O2光反应2：光系统I的电子传递2NADP++4H++4e-→2NADPH光反应3：产生ATPADP+Pi+4H++4e-→ATP+H2O这三个反应分别描述了水分子在光系统II和光系统I中的光解（水分子被光能分解成氧分子、氢离子和电子）以及NADPH的产生和ATP的合成。
暗反应是光合作用的第二阶段，也称为Calvin循环。
这个反应过程发生在叶绿体的基质中，利用在光反应阶段产生的ATP和NADPH，将二氧化碳转化为有机物质。
以下是暗反应的化学方程式：暗反应1：碳固定3CO2+3RuBP→6PGA暗反应2：还原6PGA+6ATP+6NADPH→6G3P+6ADP+6Pi+6NADP+暗反应3：重组5G3P+3ATP→3RuBP+3ADP+3Pi暗反应的化学方程式描述了二氧化碳通过与RuBP (核酮糖1,5-二磷酸)结合形成6-磷酸甘氨酸(PGA)，然后通过一系列的还原、重组和再生步骤将PGA转化为葡萄糖。
最后，通过合成RuBP的反应使得Calvin循环能够继续进行。
总结起来，光合作用的化学方程式可以表示为：6CO2+12H2O+光能→C6H12O6+6O2+6H2O这个方程式概括了光合作用的整个过程，表示六个二氧化碳分子、十二个水分子和光能可以转化为一个葡萄糖分子、六个氧分子和六个水分子。
第三章植物的光合作用
第三章植物的光合作用一、名词解释1. 光合作用2. 荧光现象3. 原初反应4. 同化力5. Hill 反应6. 红降现象7. 爱默生效应8. PQ 穿梭9. 聚光（天线）色素10. 光合磷酸化11. C3植物12. C4植物13. 光呼吸14. 温室效应15. 光饱和点16. 光补偿点17. 代谢源18. 代谢库二、填空题1. 根据功能的不同叶绿体色素可以分为 ______________ 和 _____________ 两大类。
2. 叶绿素从第一单线态回到基态所放出的光称为 _________ ，从第一三线态回到基态所放出的光称为 ________ 。
3.C3植物、C4植物和CAM 植物所共有的CO2受体是 ___________ 。
4.PSI 为 ______ 波光反应，其主要特征是 ______ 。
5. 维持植物正常的生长所需的最低日照强度应 ______ 于光补偿点。
6. 叶绿体色素吸收光能后，其光能主要以_____ 方式在色素分子之间传递。
在传递过程中，其波长逐渐_____ ，能量逐渐 _____。
7. 植物体内的有机物是通过 ______ 进行长距离运输的，其中含量最高的有机物是______ 。
8.______ 现象和 ______ 证明了光合作用可能包括两个光系统。
9.PSII ______ 波光反应，其主要特征是 ______ 。
10. 影响韧皮部运输的主要环境因素是_____ 和_____ （举主要 2 种）。
11.CAM 植物，夜间其液泡的 pH_____ ，这是由于积累了大量 _____引起的。
12.PSI 中，电子的原初供体是_____ ，电子原初受体是_____ 。
13. 在光合链中，电子的最终供体是_____ ，电子最终受体是_____ 。
14. 光合链上的 PC ，中文叫_____ ，它是通过元素_____ 的变价来传递电子的。
15. 筛管汁液中，阳离子以_____ 最多，阴离子以_____ 为主。
光合作用光反应电子传递ppt
加强光合作用光反应电子传递在农业生产中的应用研究
加强光合作用光反应电子传递与其他领域的交叉学科研究
与植物生理学、生物化学、分子生物学等学科进行深度交叉融合，共同研究光合作用光反应电子传递的作用机制及其与其他生命过程的相互关系。
2023
光合作用光反应电子传递
CATALOGUE
目录
光合作用光反应电子传递概述光合作用光反应电子传递的组成与机制光合作用光反应电子传递的调控因素光合作用光反应电子传递与其他生理过程的关系光合作用光反应电子传递的遗传改良与基因工程应用光合作用光反应电子传递研究展望
01
光合作用光反应电子传递概述
VS
总结词
详细描述
光合作用光反应电子传递相关基因的克隆与功能分析
通过遗传改良和分子育种方法，可以增强植物的光合作用效率和抗逆性，提高农作物的产量和品质。
总结词
利用基因工程技术，将光合作用光反应电子传递相关基因导入作物中，改善其光合作用效率和抗逆性。同时，利用分子标记辅助选择等手段进行分子育种，选育出具有优良性状的光合作用光反应电子传递相关基因的转基因植物，提高农作物的产量和品质。
光合作用光反应电子传递是指在光合作用过程中，光能被转化成化学能的过程。这一整个化学过程主要源自于植物中的叶绿素分子和蓝藻中的藻蓝素分子吸收光能后发生的变化。
特点
光合作用光反应电子传递是一种高效的能量传递过程，其最大特点是它不产生游离的电子，而是通过一系列的氧化还原反应将光能转化为化学能。此外，这一过程是一个连续的能量传递过程，由一系列的电子传递链组成，每个电子传递链都由一系列电子传递蛋白组成。
探索不同环境因素对光合作用光反应电子传递的影响及其作用机制，例如光照、温度、水分等环境因素对光合作用光反应电子传递的影响及其作用机制。
第三章 植物的光合作用
2.意义 （1）将无机物转变成有机物 CO2 + 4H+ —— （CH2O） （2）随着物质的转变，将光能转变为化学能。
光能电能活跃的化学能稳定的化学能 hv eATP、NADPH CH2O
（3）释放氧，净化空气；并产生臭氧，滤去太 阳光中对生物有强烈破坏作用的紫外光。
第三章 植物的光合作用
430 nm波长的蓝光量子的能量为4.5710-19J
（二）吸收光谱（absorption spectrum） 太阳光到达地表面的波长大约是 300 nm —— 2600 nm 可见光的波长是 390 nm —— 770 nm 连续光谱： 光束通过三棱镜后可把白光分为七色 连续光谱。
吸收光谱：
第三、四、五节 光合作用过程
光合作用机制的研究
• 在研究外界条件影响时发现：弱光下增加光强能提高 光合速率，但当光强增加到一定值时，光合速率便不 再随光强的增加而提高；此时提高温度或CO2浓度才 能增强光合速率。由此推理，光合作用至少有两个步 骤：其一需要光，另一个则与温度相关。 希尔反应的发现和水氧化钟模型的提出。 藻类闪光实验：在光能相同时，一种用连续光照;另一 用闪光照射，中间间隔一暗期。发现后者的光合速率 比前者的要高。表明，光合作用不是任何步骤都需要 光。根据需光与否，将光合作用分为两个反应—光反 应和暗反应。
（1）叶绿素a在红光区的吸收带偏向长光波方 向，而在兰紫光区则偏向短光波方向.
（2）叶绿素a在红光区的吸收带宽些，兰紫光 区窄些，叶绿素b与其相反.
2.类胡罗卜素的吸收光谱 1）吸收光谱 —— 兰紫光区 2）重要功能 —— 吸收光能并向叶绿素传递 ——可进行光保护 吸收兰紫光形成激发态的类胡罗卜素 热耗散返回基态淬灭激发态的叶绿素 避免吸收的多余能量对光合系统的伤害
光合作用中的电子传递过程
光合作用中的电子传递过程光合作用是指将光能转化为化学能的一系列化学反应，是所有生命能量的源泉。
在光合作用过程中，植物通过吸收太阳能量来合成糖类。
而电子传递是光合作用中至关重要的一环, 它将光能转化为化学能，同时也是光合作用的最终产物。
光合作用的原理光合作用是一种以光为能量的化学反应，主要发生在植物的叶片中的叶绿体内。
光合作用可以被分为两个基本阶段，即光反应和暗反应。
在光反应中，光能被吸收，并转化为化学能；在暗反应中，此过程会在半暗或暗中进行，包括卡尔文循环和光合糖类合成反应。
其中，电子传递过程是光反应不可或缺的一部分。
电子传递过程电子传递过程是指光线激发叶绿体后，释放出电子，并把这些电子转移到其他化学物质的过程。
电子首先从叶绿体的光反应中心中被激发出来，然后在电子传递链中传递。
在电子传递链中，电子的能量逐渐转移，直到最终到达还原剂，将还原剂还原为氢原子。
第一步：电子激发在光合作用的光反应阶段，光子会激发叶绿体中的色素分子，将其从低能到高能的状态。
这个过程激发了光合作用中的电子，使其处在高能状态。
这些高能电子最终被转移到一系列叶绿体复合物中的反应中心，以进行下一步反应。
第二步：电子传递链电子从反应中心传递到电子传递链中，一旦电子离开反应中心，反应中心中的在原子核中的另一个电子会被引入以填补电子空位。
这些电子通过一系列辅助色素分子和蛋白质进行传递。
在电子传递链上，电子的能量逐渐降低，并产生能量。
第三步：电子接受在电子传递链中，电子捐赠给了一个叫做还原剂的化学物质，使其被还原为氢原子。
氢原子可以与其他物质形成化学键，从而合成新的分子。
这些新分子最终会被用来在光反应和糖类合成反应中生产能量和生命。
而在光合作用中，最终产物为氧气和葡萄糖。
电子传递过程的重要性电子传递过程对植物的生存至关重要。
首先，这个过程可以通过把光能转化为化学能，使植物能够维持生命活动。
其次，在电子传递链中，高能电子会与低能电子结合，从而产生释放出的能量。
光合作用中电子传递过程
光合作用中电子传递过程电子与质子的运移是由四个蛋白质复合物完成光合作用光反应是由四个主要的蛋白质复合物所完成，包括有PSⅡ、cyt b6-f复合物、PSⅠ、ATPase。
这些蛋白质都是嵌在类囊膜上，水是在膜上近类囊体腔(lumen) 的PSⅡ反应中心被氧化成氧气，NADP+则是在PSⅠ近stroma的一边还原成NADPH，至于ATP则是伴随着质子进入stroma。
能量的贮存是发生在激发态叶绿素还原电子接受者时带有激发态电子的叶绿素分子有很强的还原力，可以将第一个电子接受者还原，并使自己被氧化回到基态，在这个传递过程中从光而来的能量就被转换成化学能贮存起来，再接着由一连串的氧化还原反应而逐一传递下去。
光合系统一、二的反应中心会氧化水、还原PQ (plastoquinines) 吸光天线将能量传递到PSⅡ反应中心后，反应中心的P680会被激发成P680*而且失去一个电子，为了补充这个电子，PSⅡ复合物会与释放氧气有关的蛋白质一起作用，将水分子氧化放出氧气与4个氢离子(此乃光水解作用，photohydrolysis)，而电子则由PSⅡ上的电子接受者Pheo (Pheophytin) 所接收，很快的P680*回到基态，电子又很快的传给同在PSⅡ反应中心上的电子携带者Q (quinones)。
在PSⅡ上的电子携带者有两个，分别称为QA与QB，电子的传递是先将一对电子传到Q A Q B上，再从stroma得到两个氢离子，形成Q A Q B H2，再一起将两个电子传给cyt b6-f。
通过细胞色素b6-f的电子流会造成类囊体腔的质子累积细胞色素b6-f (Cyt b6-f) 复合物是一个很大的蛋白质复合物，包括了2个b type 和1个c type的血基质(heme)。
虽然目前对此处的电子与质子传递机制并不明了，其有一假说为Q循环(Q cycle): 在Q循环中整个cyt b6-f复合物包括了2个b type细胞色素、1个c type细胞色素和1个FeS R与2个Q。
植物的光合作用和光合产物运输
第3 章 植物的光合作用和光合产物运输答案一、名词解释1. 光合作用：光合作用是绿色植物吸收光能、同化CO 2和H 2O 、制造有机物质并释放O 2的过程。
光合作用分为光反应（原初反应、电子传递和光合磷酸化）和暗反应（CO 2同化）。
2. 原初反应：是光合作用起始的光物理化学过程，包括光能的吸收、传递与电荷分离，即天线色素吸收光能并传递给中心色素分子，使之激发，被激发的中心色素分子将高能电子传递给原初电子受体，使之还原，同时又从原初电子供体获得电子，使之氧化。
3. 光合链：也称光合电子传递链，是指存在光合膜上、一系列互相衔接着的电子传递体组成的电子传递的轨道。
现在被广泛接受的光合电子传递途径是“Z”方案，即电子传递是由两个光系统串联进行，其中的电子传递体按氧化还原电位高低排列，使电子传递链呈侧写的“Z”形。
4. 水氧化钟：放氧复合体含有4个Mn ，包括Mn +、Mn 2+、Mn 3+和Mn 4+。
按照氧化程度从低到高的顺序，将不同状态的含锰蛋白分别称为S 0、S 1、S 2、S 3和S 4。
即Ｓ0不带电荷，S 1带1个正电荷，依次到S 4带有4个正电荷。
每一次闪光将S 状态向前推进一步，直至S 4。
然后，S 4从2个H 2O 中获取4个e －，并回到S 0。
此模型称为水氧化钟或Kok 钟。
5. PQ 穿梭：PQ 为质体醌，是光合链中含量最多的电子递体，即可传递电子也可以传递质子，具有亲脂性，能在类囊体膜内移动。
它在传递电子时，也将质子从间质输入类囊体内腔，PQ 在类囊体上的这种氧化还原反复变化称PQ 穿梭。
6. 光合磷酸化：由光驱动的光合电子传递所偶联的将ADP 和无机磷合成ATP 的过程，称为光合磷酸化，这一现象是Arnon1954年用离体叶绿体测出的。
由于与磷酸化相偶联的光合电子传递的方式不同，故将其分为环式光合磷酸式、非环式光合磷酸化与假环式光合磷酸化。
7. 光合单位：指同化1分子CO 2或释放1分子氧所需要的叶绿体色素分子数目。
植物光合作用中的电子传递分析
植物光合作用中的电子传递分析植物光合作用是植物生长的一个重要过程，通过光合作用可以将阳光能转化成化学能，从而帮助植物合成有机物质。
但是，光合作用并不是一个简单的过程，其中存在着许多复杂的化学反应与生物过程。
其中，电子传递是光合作用中的重要环节之一，也是决定光合作用效率的关键因素之一。
1. 光合作用中的光反应和暗反应植物光合作用主要分为光反应和暗反应两个过程。
光反应是指植物叶片中的叶绿体吸收光能并将其转化成化学能的过程。
在光反应过程中，光合色素分子吸收光能并将其传递给反应中心，进而引起电子的激发。
这些激发态的电子会通过一系列电子传递反应被传递到一对反应中心所在的光合色素分子上，最终被用于还原NADP+，生成NADPH。
暗反应是指光反应所产生的化学能被用于植物细胞内的碳固定过程。
在此过程中，植物将二氧化碳和水转化成葡萄糖等有机物质，这里的反应需要ATP和NADPH的帮助。
因此，可以看出电子传递在光合作用中起到非常重要的作用。
2. 电子传递的路径在光合作用中的电子传递过程中，电子会从高能量状态逐渐降至低能量状态，同时产生能量。
电子会从叶绿体的反应中心开始传递，在途经氧化还原底物和氧化还原载体的过程中不断地释放出能量。
电子传递方式的具体细节取决于具体的植物物种和环境条件。
在光反应过程中，电子传递经过途径包括：光系统II、质子泵复合物、三价铁-硫蛋白复合物、细胞色素b6f 复合物和光系统I 等。
在光合作用的电子传递过程中，光合色素分子和叶绿体中的酶类起到了举足轻重的作用。
光系统I和光系统II中的反应中心的光合色素分子通过能量传递将激发态的电子转移至更高级别的反应中心。
在途经三价铁-硫蛋白复合物和质子泵复合物时，电子会释放出大量能量，进而驱动质子泵活动。
通过质子泵活动所产生的质子梯度，ATP酶复合物能够使ADP和Pi结合形成ATP。
这是另一种利用光合同化的化学能的方式。
3. 光合作用中电子传递链的调节电子传递链的调节对于保证光合作用的正常进行起到非常关键的作用。
植物生理第三章
(二）原初反应的过程 —光能的吸收、传递和光化学反应
1.天线色素接受光能，以诱导共振方式 将能量传递到光合反应中心。
能量传递效率： Chla，b几乎100%传给反应中心色素， 类胡萝卜素 约90%传给反应中心色素。
42
2.光合反应中心发生光化学反应
hυ ┋ D P A → D P* A → D P+ A- → D+ P A①特殊叶绿素a ②高能电子脱离，
9
外被膜
被膜 (envelop)
内被膜 选择透性
叶绿体
(Chloroplast）
膜—光合色素、光合链——原初反应、 电子传递和光合磷酸化（光合膜 ） (thylacoid) 类囊体 腔—光合放O2 间质（stroma）——光合碳循环酶（Rubisco), CO2固定(同化); DNA，RNA，核糖体70S——部 分遗传自主
醛基(CHO)
14
1.叶绿素的结构：
②双羧酸尾部：
1个羧基在副环(V)上 以酯键与甲基结合 －－甲基酯化； 另一个羧基（丙酸） 在IV环上与植醇 （叶绿醇）结合－ －植醇基酯化； 非极性，亲脂，插 入类囊体的疏水区， 起定位作用。
15
2.叶绿素的作用：
收集和传递光能 （大部分Chl a和全部Chl b） 将光能转换为电能（少数特殊Chl a）
2.类胡萝卜素
强吸收区: 400-500 (蓝紫); 不吸收区： 500以上
25
(二)光能的吸收和释放
物质吸收光子，其原子中的e 重新排列，分子从基态（最 低、最稳定）跃迁到激发态 （高能、不稳定）
Chl+ hγ= Chl* 处于激发态的分子，趋 于释放能量回到基态
26
【植物生理学】第3章 光合作用
这一错误的假设是如何被纠正的呢?
（1）细菌光合作用
1930年，Stanford大学 Niel
细菌光合作用：
CO2 + H2S
CH2O + S
植物光合作用：
CO2 + H2O
CH2O + O2
三、光合作用的研究历史：
（2）希尔反应和希尔氧化剂；
4Fe3++2H2O
4Fe2++4H++O 2
希尔氧化剂
秋天叶片呈现黄色、红色。
影响叶绿素合成的条件 第二节 叶绿体与光合色素 （1）光照 黄化 度
（3）矿质元素 缺绿病 分
（5）O2
第三节 光合作用的机理
能量 变化
光能
电能
活跃的 化学能
稳定的 化学能
能量 物质
转变 过程
反应 部位
量子
电子
原初反应 电子传递
ATP NADPH2
碳水化 合物等
光合磷酸化 碳同化
光 合 链 的 特 点
光合链的特点
①电子传递链主要由光合膜上的 PSⅡ、Cytb6/f、PSI三个复 合体串联组成。
②电子传递有二处是逆电势梯度，这种逆电势梯度的“上坡” 电子传递均由聚光色素复合体吸收光能后推动，而其余电 子传递都是顺电势梯度进行的。
③水的氧化与PS Ⅱ 电子传递有关，NADP+的还原与 PSI电子 传递有关。
• 光系统Ⅱ (photosystem Ⅱ，简称PSⅡ)的颗粒较大，直径为17.5nm， 主要分布在类囊体膜的叠合部分。
• 两者的组成成分有所不同。
（二）光合电子传递体及其功能 1. PSⅡ （1）PSII的结构与功能
光合作用中的光能转换与电子传递
光合作用中的光能转换与电子传递光合作用是自然界中一种重要的过程，它负责将光能转化为有机化合物的能量。
它是生命能量的一个重要来源，对于维持地球生态系统的平衡起到了不可替代的作用。
在光合作用中，光能转换和电子传递是其中最核心的两个环节。
本文将深入探讨这两个过程的原理和作用。
一、光合作用中的光能转换光合作用中的光能转换是指将光能转化为化学能的过程。
这个过程通过两个独立的反应来完成：光反应（光依赖反应）和暗反应（光独立反应）。
其中，光反应是光合作用的起始过程，是利用光来促进水的光解反应，以产生化学能的过程。
光反应的过程包括两个关键的步骤：光能的吸收和电子传递。
在这个过程中，植物的叶绿素能够吸收太阳能谱中的一部分光能，将其转化为化学能。
这个化学能以一定的方式存储在化学物质中。
光反应的复杂性很大程度上取决于涉及的颜色和类型的叶绿素。
光合作用中，主要的叶绿素a能够吸收蓝色和红色波长的光，而卟啉环A通常能够吸收绿色光，但其吸收能力较弱。
当叶绿素a和卟啉环B同时吸收光时，它们之间的电子将产生电子传递作用，从而使光合作用中进行化学反应所需要的一部分能量被释放。
这些反应是通过作用于色素复合物II和色素复合物I来完成的。
二、光合作用中的电子传递光合作用中的电子传递是指在光反应中激发叶绿素分子所产生的电子传递过程，它通过复杂的电子传递链，将电子传输到最终的电子受体中。
电子传递的链路分为两部分：线性电子传递和循环电子传递。
线性电子传递链将电子从水分子中释放出来的点一直传递到NADP+，进而形成NADPH。
而循环电子传递机制则是在线性电子传递机制的基础上，能够通过缺氧环境的帮助产生ATP。
光合作用的电子传递是叶绿体内一个极其复杂的过程。
每个复合物都包含叶绿素和辅助色素（细胞膜复合物则是用Q和铁硫蛋白作为电子传递媒介），能够吸收不同波长的光，在吸收光子后释放电子到后续复合物中。
最终，电子在氧化过程中被供体中的水分子还原，形成的氧气向大气中释放。
第三章 光合作用
第三章光合作用名词解释：1、光合作用：绿色植物利用光能，把二氧化碳和水合成有机物质，并释放出氧气的过程。
2、光合速率：即光合强度，指单位时间单位叶面积所吸收的二氧化碳或释放的氧量，或单位时间单位叶面积所积累的干物质量，常用以下单位表示：CO2m g·dm-2·h-13、净光和强度：即表现光合强度，指总光合减去被测部位同时进行的呼吸强度。
4、原初反应：是光合作用的起点，指光合色素吸收日光能所引起的光物理及光化学过程。
包括光能的吸收和色素分子激发态的形成；天线色素分子间能量的传递；作用中心对光能的捕获、电荷分离。
5、光化学反应：是指反应中心色素分子吸收光能所引起的氧化还原反应。
6、反应中心：由反应中心色素分子及其原初电子受体与原初电子供体所组成，聚光色素分子吸收光能，传递到反应中心，反应中心色素分子被光量子所激发，失去电子呈氧化态，原初电子受体接受电子而被还原，反应中心色素分子失去电子即带正电荷，又可从它的原初电子供体获得电子而回复原状。
7、同化力：在电子传递及光合磷酸化作用中形成的NADPH+H+和ATP，随后用于CO2的同化，故称为同化力。
8、光呼吸：指绿色植物细胞在光下吸收O2，氧化乙醇酸，放出CO2的过程，称为光呼吸9、光饱和现象：在光照强度较低时，光合速率随光强的增加而相应增加；光强进一步提高时，光合速率的增加逐渐减小，当超过一定光强时即不再增加，这种现象称光饱和现象10、光饱和点：开始达到光饱和现象时的光照强度称为光饱和点。
11、光补偿点：在在光饱和点以下，光合速率随光照强度的减小而降低，到某一光强时，光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2达动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点。
12、CO2饱和点：在一定范围内，植物净光合速度随CO2浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，净光合速率不再增加，这时的CO2浓度称为二氧化碳饱和点13、CO2补偿点：在CO2饱和点以下，光合作用吸收的CO2与呼吸同光呼吸释放的CO2 达动态平衡，这时环境中的CO2浓度称为CO2补偿点。
植物生理学题库-03 光合作用作业及答案
第三章光合作用一、名词解释1．光合色素：指植物体内含有的具有吸收光能并将其用于光合作用的色素，包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素等。
2．原初反应：包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变，即由光所引起的氧化还原过程。
3．红降现象：当光波大于685nm时，虽然仍被叶绿素大量吸收，但量子效率急剧下降，这种现象被称为红降现象。
4. 爱默生效应：如果在长波红光（大于685nm）照射时，再加上波长较短的红光（650nm），则量子产额大增，比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高。
5．光合链：即光合作用中的电子传递。
它包括质体醌、细胞色素、质体蓝素、铁氧还蛋白等许多电子传递体，当然还包括光系统I和光系统II的作用中心。
其作用是水的光氧化所产生的电子依次传递，最后传递给NADP+。
光合链也称Z链。
6．光合作用单位：结合在类囊体膜上，能进行光合作用的最小结构单位。
7．作用中心色素：指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分子。
8．聚光色素：指没有光化学活性，只能吸收光能并将其传递给作用中心色素的色素分子。
聚光色素又叫天线色素。
9．希尔反应：离体叶绿体在光下所进行的分解水并放出氧气的反应。
10．光合磷酸化：叶绿体（或载色体）在光下把无机磷和ADP转化为ATP，并形成高能磷酸键的过程。
11．光呼吸：植物的绿色细胞在光照下吸收氧气，放出CO2的过程。
光呼吸的主要代谢途径就是乙醇酸的氧化，乙醇酸来源于RuBP的氧化。
光呼吸之所以需要光就是因为RuBP的再生需要光。
12．光补偿点：同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度。
13．CO2补偿点：当光合吸收的CO2量与呼吸释放的CO2量相等时，外界的CO2浓度。
14．光饱和点：增加光照强度，光合速率不再增加时的光照强度。
15．光能利用率：单位面积上的植物光合作用所累积的有机物所含的能量，占照射在相同面积地面上的日光能量的百分比。
16. 碳素同化作用：自氧植物吸收二氧化碳，将其转变成有机物的过程，称为植物的碳素同化作用。
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PSⅡ复合体
PSⅠ复合体
Cytb6/f复合体
质蓝素
铁氧化蛋白和 铁氧化蛋白— NADP+还原酶
质醌(PQ)
②质醌(PQ) （Plastoquinone）
质体醌为脂溶性分子，能在类囊体膜中自由移动，转运电子与质子。 质体醌在膜中含量很高，约为叶绿素分子数的5%～10%，故有“PQ库” 之称。 PQ库作为电子、质子的缓冲库，能均衡两个光系统间的电子传递
光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ，PSⅡ)
吸收短波红光（680nm）
光系统Ⅰ(PhotosystemⅠ，PSⅠ)
吸收长波红光（700nm)
光系统 II（PSⅡ）
D P A
PSⅡ的原初电子供体 反应中心色素 PSⅡ的原初电子受体 次级电子受体
H2 O P680
去镁叶绿素分子(Pheo)
Q(质体醌)
若干个β-胡萝卜素
三种电子载体分别为A0、A1
3个不同的Fe4-S4蛋白：Fx、FA、FB
⑤PSⅠ复合体功能：
吸收光能，进行光化学反应，传递电子从PC到NADP+
PSⅠ复合体 Cytb6/f复合体
DPA
反应中心色素分子(reaction center piment，P) 原初电子受体(primary electron acceptor，A)
原初电子受体(D)
指直接接收反应中心色素分子传来电子的电子传递体
反应中心色素分子(P680和P700)
是光化学反应中最先向原初电子受体供给电子的，因此 反应中心色素分子又称原初电子供体
蕴含的意义
第三节 原初反应 (Primary reaction)
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。包括光能的吸收、传递与光化学反应.
原初反应的特点
(1)反应速度极快，在10-12～10-9s内完成。 (2)与温度无关。 (3)由于速度快，散失的能量少，所以其量子效率接近1。
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. 一般认为，色素分子间激发能不是靠分子间的碰撞 传递的，也不是靠分子间电荷转移传递的，可能是 通过“激子传递”或“共振传递”方式传递的。
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.
量子效率（quantum efficeintcy）又称量子产额 光合作用中吸收一个光量子后，所能放出的O2分子数或 能固定的CO2的分子数。
原初反应的步骤
一、光能的吸收、传递
二、光化学反应
聚光色素
反应中心色素—反应中心
一、光能的吸收与传递：
(一) 激发态的形成
通常色素分子是处于能量的最低状态─基态(ground
“Z”方案特点：
4e
4e
(3)水的氧化与PSⅡ电子传递有关，NADP+的还原与PSⅠ 电子传递有关。 电子最终供体为水，水氧化时，向PSⅡ传交 4 个电子， 使2H2O产生1个O2和4个H+。电子的最终受体为NADP+。
“Z”方案特点：
(4)PQ是双电子双H+传递体，它伴随电子传递，把H+从类囊
通过上述色素分子间的能量传递，聚光色素吸收的光能 会很快到达并激发反应中心色素分子，启动光化学反应。
光合作用过程中能量运转的基本概念
聚光系统到反应中心能量传递呈漏斗状
问题？
光合作用包括的主要环节？
光能如何转换？
O2从哪里来？
CO 2 同化在什么地方完成？形成了哪些产物？
二、光化学反应
由光引起的反应中心色素分子与原初电子 受体间的氧化还原反应。 光能通过反应中心色素转变为电能。
PQ在类囊体膜上氧化还原的反复变化称PQ穿梭（PQ Shuttles）
③Cytb6/f复合体：
（1）Cytb6 (Cytb563 )，有2个含 血红素的跨膜23Kda多肽。由Fe 传递电子。 （2）一个Cytf， 33Kda的含Fe 蛋白，传递电子给PC。 （3）非血红素的蛋白质，含 2Fe-2S 的铁硫蛋白，参与电子 传递，从PQ库接受电子。
D1PA1 Hv D1P*A1 D1P+A1 D+1PA1-
1. 反应中心 2. PSⅠ和PSⅡ
1. 反应中心(reaction center) D1PA1
光化学反应是在光系统的反应中心进行的。 反应中心是发生原初反应的最小单位，是指在叶绿体中进 行光化学反应的最基本的色素蛋白复合体。
原初电子供体 (primary electron donor，D)
(二)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。
(二)激发态的命运
2. 发射荧光与磷光
磷光(phosphorescence)
处在三线态的叶绿素分子 回至基态时所发出的光
荧光(fluorescence) 处在第一单线态的叶绿素分 子回至基态时所发出的光 荧光
稳定的化学能
原初反应
电子传递
光合磷酸化 100－101
时间跨度(秒)10-15－10-9 1010－104
101－102 叶绿体间质 不一定，但受光促进
反应部位 PSⅠ、PSⅡ颗粒 类囊体膜 类囊体 是否需光 需光 不一定，但受光促进
原初反应学习导图—讲故事
故事概况
故事名称
发生时间
光合
发生地点
故事主角
①PSⅡ复合体
含有多亚基的蛋白复合体。
聚光色素复合体Ⅱ 中心天线 反应中心 放氧复合体（OEC）
细胞色素
多种辅助因子
中国科学院生物物理研究所
该复合体包含25个蛋白亚基、105个叶绿素 分子、28个类胡萝卜素分子和众多的其它辅 因子，组成捕光天线系统、反应中心系统以 及一个能在常温常压下裂解水释放氧气的放 氧中心等三个部分的结构
光反应和暗反应
光反应 在光下进行的光能 吸收、传递与转换。包括原 初反应、光合电子传递与光合磷酸化。 暗反应 不一定直接要光的一系列酶促进反应，但目前已 知许多酶要光活化。
光合作用中各种能量转变情况
能量转变 光能 贮能物质 量子 转变过程 电子
电能
活跃的化学能 ATP、NADPH2 碳水化合物等 碳同化
发生地点 类囊体膜 光合色素 蕴含的意义 光能高效利用 故事主角 2个反应中心 PSI和PSII
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。
第四节 电子传递和光合磷酸化
一、电子和质子的传递 二、光合磷酸化 三、光反应中的光能转化效率
电子传递学习导图—讲故事
激子传递(exciton transfer)
激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子， 它能转移能量但不能转移电荷。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。
共振传递(resonance transfer)
一个色素分子吸收光能被激发后，其中高能 电子的振动会引起附近另一个分子中某个电 子的振动(共振)，依靠电子振动在分子间传 递能量的方式就称为“共振传递”。
电子传递和光合磷酸化
PSⅡ的功能
2H2O + 4光量子 + 2PQ + 4H+ O2 + 2PQH2 + 4H+ 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.电子传递复合体的组成和功能
①PSⅡ复合体 ⑤PSⅠ复合体 ②质醌(PQ) ⑥铁氧化蛋白和铁氧化蛋白— NADP+还原酶 ③Cytb6/f复合体 ④质蓝素(Plastocyanin，PC)
两个光系统的发现
“红降”现象
波长大于680 nm（用685 nm）的光照射时，小球藻的光合 量子产额明显下降，被称为“红降”现象.
双光增益效应
用波长较短的橙红光（650-670 nm）与长波红光同时照射，光 合量子产额比分别用二种单色光 照射的总和要高，这种效应称双 光增益效应或爱默生效应。
2. PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
state) 。 色素分子吸收了一个光子后，会引起原子结构内电子的重新 排列。 其中一个低能的电子获得能量后就可克服原子核正电荷对 其的吸引力而被推进到高能的激发态(excited state) 。 Chl（基态）+hυ
10－15S
Chl*（激发态）
每个分子可吸收一个光子，被吸收的光子只能激发1个电子
光系统 I（PSI）
D P A
PSI的原初电子供体 反应中心色素 PSⅡ的原初电子受体 最终电子受体
PC P700 Fd
NADP+
PSⅠ和PSⅡ的电子供体和受体组成
功能与特点 (吸收光能 光化学反应)
还原NADP+ ，实现PC PSⅠ 到NADP+的电子传递
电子 供体
反应中心色 素分子 原初电子供 体
弱光 光强已增 至一定值
光强
光强
温度
光合作用的机制 Mechanism of photosynthesis
①原初反应 光 反 应
②电子传递和 光合磷酸化
暗 反 应
③碳同化
光合作用
太阳的辐射能
能量转变
化学能
光合作用分为三个阶段
①光能的吸收、传递和转换电能－原初反应 ②电能转变为活跃的化学能－电子传递和光合磷酸化 ③活跃的化学能转变为稳定的化学能－碳同化
④质蓝素(Plastocyanin，PC)
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。 介于 Cyt b ６ /f 复合体与PSⅠ之间的电子传递成员。 PC 是 PSⅠ的次级电子供体。 PC通过在类囊体腔内扩散移动来传递电子。