光杨荣武生物化学原理南京大学合作用精品PPT课件
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光系统Ⅱ（PS -Ⅱ）： 作用中心叶绿素为P680，激发波长小于680nm,激发 后产生强氧化剂和弱还原剂，氧化剂激发水分子裂解放 出氧和电子。
PSⅠ与PSⅡ在光合作用中的相互作用
光（λ﹤700nm）
PSⅠ
PSⅡ
光（λ﹤680nm）
强还原 剂
弱氧化 剂
弱还原 强剂氧化
剂
NADPH ATP O2 + e-
充当光系统中的反应中心
(2) 天线色素（辅助色素）
其他叶绿素 a、叶绿素 b 、叶绿素 c、类胡萝卜素
光能的吸收和能量转换 叶绿素发出的荧光
不同光合色素的光吸收
光合作用的反应中心 ---中心色素与结合蛋白构成的复合体
光能吸收后的几种不同去处
i) 内部转变——变成热
ii) 荧光
iii)激子转移（共振能量转移）——转移给邻近具有类似 电子性质的非激活分子
参与光反应的电子传递体
产氧复合物或水裂解复合物 P680 脱镁叶绿素 质体醌——PQA (与蛋白质结合的)和PQB (游离的) Cyto b6f 复合物：类似于呼吸链上的复合体 质体蓝素（PC） P700 A0:初级电子受体 A1:叶绿醌 Fe-S蛋白 铁氧还蛋白 Fd-NADP+ 氧化还原酶 NADP+
第二节 叶绿体
植物细胞
叶绿体
叶绿体的亚显微结构
光反应：类囊体膜 暗反应：基质
叶绿体的模式结构
第三节 光反应
光能的吸收、传递、转化 水的光解 电子传递 NADP+的还原 光合磷酸化
光反应中的五种复合体
光系统I 光系统II 细胞色素b6/f复合体 铁氧还蛋白-NADP+还原酶 CF1F0-ATP合酶
P680，由一对特殊的叶绿素a组 成 10 1个非血红素铁 Mn中心 脱镁叶绿素 水
功能
NADP＋的还原
水的光解、产生跨类囊体膜的质
两个光系统
在光反应中 的协调一致
制造ATP
水光解光合系统
产生NADPH 的光合系统
光合系统
光系统Ⅰ（PS -Ⅰ）： 作用中心叶绿素为P700，激发波长是680~700nm,激发 后产生强还原剂和弱氧化剂，还原剂导致NADPH的产生。
光合作用的两个反应阶段
光反应：
光能→化学能
H2O→O2 H+，e-；ATP，NADPH
暗反应：
ATP
CO2 NADPH
糖
H2O
光解
+
能量
ATP 和 NADPH2
光能被光合 色素吸收
叶绿体
ADP NADP
实验能量，再循环
CO2
卡 尔 文 循 环
O2 光反应
+
C6H12O6
暗反应
三种光合有机体
iv) 光氧化——激活的分子失去电子给一个受体分子
v)
后两种过程与光合作用有关
光能吸收后的几种不同去处
三、光系统（photosystems，PS）
----光能吸收、转移和转换的功能单位 包括： 聚光复合体、反应中心、初级电子受体 两种： PSI 、PSII
聚光复合体：由天线色素与结合蛋白质组成的复合体
解，补充中心色素失去的电子。 具基体→反氧应化是型的2 HP2O68→0的4个得电到子电→子D被1还上原的。Tyr残基接受1个电子→Tyr自由
光反应的电子传递
PS II的光反应
水的光解
2、电子从PS II经细胞色素b6/f复合体到PS I的传递
（1）PQBH2与D1解离并流动到细胞色素b6/f复合体； （铁2硫）蛋P白QB和H细2前胞后色分素两f传次到将流两动个的电电子子依载次体通质过体细蓝胞素色素b6、
PS I 含有：
1) 200 或者更多的叶绿素a 2) 少量的叶绿素 b 3) 与蛋白质结合的类胡萝卜素 4) 一对特殊的叶绿素a（中心色素，被称为P700） 5) 初级电子受体（A0）
PS II 含有：
1) 叶绿素a 2) 与蛋白质结合的ß-胡萝卜素 3) 少量的叶绿素 b 4)一对特殊的叶绿素a（中心色素，被称为P680） 5) 初级电子受体——脱镁叶绿素
1、PS II的光反应
光反应开始于PS II，其一对中心色素（P680）和参与电子传递的分 子与2个被称为D1和D2的蛋白质结合在一起。
（1）天线色素捕获太阳能→共振传递到反应中心→P680的E0′降低→ 1电子激发→转移到与D1结合的脱镁叶绿素（Pheo）；
（2）被还原的Ph 将得到的1个电子传给与 D2结合的质体醌 (QA)； （个3质）子先，后被有还2原个成电Q子B从H2Q；A传给与D1结合的QB，QB同时从基质夺取2 （4）由4个Mn离子和若干锰稳定蛋白构成的产氧复合物催化水的光
PS I内的一对中心色素（P700）和参与电子传递的分 子与一对结构相似的蛋白质psaA和psaB详细步骤为：
（1）天线色素捕获太阳能→共振传递到反应中心 →分P子7）00的AE10′(降叶低绿→醌1)电子3激个发铁→硫转蛋移白到(FAX,0（FA1和个F叶B)绿；素
光反应的Z型图
两大光系统的组成
光系统
PS I
PS II
聚光复合体中的天线 色素
中心色素
多肽链 铁硫中心
其它 初级电子受体
电子供体 （填补电子空穴）
LH I（7wk.baidu.com叶绿素a、5个叶绿素 b、2个叶黄素） P700，由一对特殊的叶绿素a组 成
13
3个4Fe-4S 1个维生素K1 叶绿素a 质体蓝素
LH II（同LH I）
（PC），PC上的Cu2＋变为Cu＋； （3）传递的过程类似于呼吸链上的Q循环，有2个质子被
释放到类囊体腔，作为对质子梯度贡献的一部分； （PS4）I，被补还充原P的70P0失C 去(C的u+电)离子开。细胞色素b6/f复合体，进入
细胞色素 b6/f复合体中的电子传递
3、PS I内发生的光化学反应
绿色的力量——光合作用
光合作用
-将光能转变成还原性碳
定义：生物体利用光能合成有机分子，主要是糖类 光合有机体：绿色植物、藻类、蓝细菌、某些细菌 意义：固定CO2、创造糖类、制造O2
第一节 光合作用的基本过程
光
CO2
2H2
A
叶绿素
(CH 2O )
H2O
2A
绝大多数光合有机体的还原剂：H2O
nc2onH2O 叶 光绿 素 (CH2O)n nO2
一、光合色素
高等植物： 叶绿素a、叶绿素b 类胡萝卜素
蓝细菌、藻类植物：藻红素 光合细菌：细菌叶绿素
光合色素的共性：多个共轭双键
红外光
红外光
叶绿素的化学结构
蓝光和红光
类胡萝卜素的化学结构
蓝绿光
可见光
光合色素通常与蛋白质形成复合物
二、中心色素和反应中心
色素： (1) 中心色素——特殊的叶绿素a
PSⅠ与PSⅡ在光合作用中的相互作用
光（λ﹤700nm）
PSⅠ
PSⅡ
光（λ﹤680nm）
强还原 剂
弱氧化 剂
弱还原 强剂氧化
剂
NADPH ATP O2 + e-
充当光系统中的反应中心
(2) 天线色素（辅助色素）
其他叶绿素 a、叶绿素 b 、叶绿素 c、类胡萝卜素
光能的吸收和能量转换 叶绿素发出的荧光
不同光合色素的光吸收
光合作用的反应中心 ---中心色素与结合蛋白构成的复合体
光能吸收后的几种不同去处
i) 内部转变——变成热
ii) 荧光
iii)激子转移（共振能量转移）——转移给邻近具有类似 电子性质的非激活分子
参与光反应的电子传递体
产氧复合物或水裂解复合物 P680 脱镁叶绿素 质体醌——PQA (与蛋白质结合的)和PQB (游离的) Cyto b6f 复合物：类似于呼吸链上的复合体 质体蓝素（PC） P700 A0:初级电子受体 A1:叶绿醌 Fe-S蛋白 铁氧还蛋白 Fd-NADP+ 氧化还原酶 NADP+
第二节 叶绿体
植物细胞
叶绿体
叶绿体的亚显微结构
光反应：类囊体膜 暗反应：基质
叶绿体的模式结构
第三节 光反应
光能的吸收、传递、转化 水的光解 电子传递 NADP+的还原 光合磷酸化
光反应中的五种复合体
光系统I 光系统II 细胞色素b6/f复合体 铁氧还蛋白-NADP+还原酶 CF1F0-ATP合酶
P680，由一对特殊的叶绿素a组 成 10 1个非血红素铁 Mn中心 脱镁叶绿素 水
功能
NADP＋的还原
水的光解、产生跨类囊体膜的质
两个光系统
在光反应中 的协调一致
制造ATP
水光解光合系统
产生NADPH 的光合系统
光合系统
光系统Ⅰ（PS -Ⅰ）： 作用中心叶绿素为P700，激发波长是680~700nm,激发 后产生强还原剂和弱氧化剂，还原剂导致NADPH的产生。
光合作用的两个反应阶段
光反应：
光能→化学能
H2O→O2 H+，e-；ATP，NADPH
暗反应：
ATP
CO2 NADPH
糖
H2O
光解
+
能量
ATP 和 NADPH2
光能被光合 色素吸收
叶绿体
ADP NADP
实验能量，再循环
CO2
卡 尔 文 循 环
O2 光反应
+
C6H12O6
暗反应
三种光合有机体
iv) 光氧化——激活的分子失去电子给一个受体分子
v)
后两种过程与光合作用有关
光能吸收后的几种不同去处
三、光系统（photosystems，PS）
----光能吸收、转移和转换的功能单位 包括： 聚光复合体、反应中心、初级电子受体 两种： PSI 、PSII
聚光复合体：由天线色素与结合蛋白质组成的复合体
解，补充中心色素失去的电子。 具基体→反氧应化是型的2 HP2O68→0的4个得电到子电→子D被1还上原的。Tyr残基接受1个电子→Tyr自由
光反应的电子传递
PS II的光反应
水的光解
2、电子从PS II经细胞色素b6/f复合体到PS I的传递
（1）PQBH2与D1解离并流动到细胞色素b6/f复合体； （铁2硫）蛋P白QB和H细2前胞后色分素两f传次到将流两动个的电电子子依载次体通质过体细蓝胞素色素b6、
PS I 含有：
1) 200 或者更多的叶绿素a 2) 少量的叶绿素 b 3) 与蛋白质结合的类胡萝卜素 4) 一对特殊的叶绿素a（中心色素，被称为P700） 5) 初级电子受体（A0）
PS II 含有：
1) 叶绿素a 2) 与蛋白质结合的ß-胡萝卜素 3) 少量的叶绿素 b 4)一对特殊的叶绿素a（中心色素，被称为P680） 5) 初级电子受体——脱镁叶绿素
1、PS II的光反应
光反应开始于PS II，其一对中心色素（P680）和参与电子传递的分 子与2个被称为D1和D2的蛋白质结合在一起。
（1）天线色素捕获太阳能→共振传递到反应中心→P680的E0′降低→ 1电子激发→转移到与D1结合的脱镁叶绿素（Pheo）；
（2）被还原的Ph 将得到的1个电子传给与 D2结合的质体醌 (QA)； （个3质）子先，后被有还2原个成电Q子B从H2Q；A传给与D1结合的QB，QB同时从基质夺取2 （4）由4个Mn离子和若干锰稳定蛋白构成的产氧复合物催化水的光
PS I内的一对中心色素（P700）和参与电子传递的分 子与一对结构相似的蛋白质psaA和psaB详细步骤为：
（1）天线色素捕获太阳能→共振传递到反应中心 →分P子7）00的AE10′(降叶低绿→醌1)电子3激个发铁→硫转蛋移白到(FAX,0（FA1和个F叶B)绿；素
光反应的Z型图
两大光系统的组成
光系统
PS I
PS II
聚光复合体中的天线 色素
中心色素
多肽链 铁硫中心
其它 初级电子受体
电子供体 （填补电子空穴）
LH I（7wk.baidu.com叶绿素a、5个叶绿素 b、2个叶黄素） P700，由一对特殊的叶绿素a组 成
13
3个4Fe-4S 1个维生素K1 叶绿素a 质体蓝素
LH II（同LH I）
（PC），PC上的Cu2＋变为Cu＋； （3）传递的过程类似于呼吸链上的Q循环，有2个质子被
释放到类囊体腔，作为对质子梯度贡献的一部分； （PS4）I，被补还充原P的70P0失C 去(C的u+电)离子开。细胞色素b6/f复合体，进入
细胞色素 b6/f复合体中的电子传递
3、PS I内发生的光化学反应
绿色的力量——光合作用
光合作用
-将光能转变成还原性碳
定义：生物体利用光能合成有机分子，主要是糖类 光合有机体：绿色植物、藻类、蓝细菌、某些细菌 意义：固定CO2、创造糖类、制造O2
第一节 光合作用的基本过程
光
CO2
2H2
A
叶绿素
(CH 2O )
H2O
2A
绝大多数光合有机体的还原剂：H2O
nc2onH2O 叶 光绿 素 (CH2O)n nO2
一、光合色素
高等植物： 叶绿素a、叶绿素b 类胡萝卜素
蓝细菌、藻类植物：藻红素 光合细菌：细菌叶绿素
光合色素的共性：多个共轭双键
红外光
红外光
叶绿素的化学结构
蓝光和红光
类胡萝卜素的化学结构
蓝绿光
可见光
光合色素通常与蛋白质形成复合物
二、中心色素和反应中心
色素： (1) 中心色素——特殊的叶绿素a