利用储存于无机分子中的能量将CO2转化成有机化合物 2、光能自养.PPT

第六章 叶绿体 依靠外界有机物而存活的生物称为异养生物 能以CO2作为自身基本碳源的生物称为自养生物 1、化能自养生物：利用储存于无机分子中的能量将CO2转化成有机化合物。 2、光能自养生物：利用太阳光 CO2+2H2S （CH2O）+H2O+2S S H2S -0.25V CO2+H2O （CH2O）+O2 1/2O2 H2O +0.816V 叶绿体被确定为光合作用发生位点是1881年由德国生物学家Theodor Engelmann完成的。用光照射绿藻，发现活跃活动的细菌将聚集在领近大型带状叶绿体的细胞外侧。这些细菌正利用叶绿体光合作用释放的微量氧气来进行它们的有氧呼吸。 类囊体膜和其它膜不同，它含极少量的磷脂和丰富的具有半乳糖的糖脂，这些脂的两个脂肪酸上都含有几个双键，致使类囊体膜的流动性非常高，脂双层的流动性促进光合作用过程中蛋白复合体在膜上的侧向扩散。 叶绿体由预先存在的叶绿体（或称为前质体，无色素的前体）分裂而增殖。 光以光子的能量包装形式传播.1mol波长为680nm的光子大约含有176KJ的能量，相当于1.8V氧化还原电位的变化。当一个分子吸收了一个光子时，该分子上的电子则携带有足够的能量从内层跃迁到外层，这个分子便由基态转变为激发态。处于激发态的分子是不稳定的，它只能维持大约10-9S。根据情况的不同，分子处于激发态有几种结果。 1、从激发态的电子跌回到低能级的电子轨道时，能量以热和荧光的形式释放，则吸收的光子的能量没有被利用。 2、激发态的高能电子在跌回低能轨道之前被转移到叶绿体膜内的受体上，因此，叶绿体可以在吸收的光能未被消耗前利用它们。据估计，电子从叶绿体上转移只需要10-12S左右。 类胡萝卜素主要吸收光谱中蓝色和绿色区域的光，同时反射出黄色、橘黄色和红色区域的光。类胡萝卜素具有多种功能：它们作为光合作用中的次级光吸收器，从激发的叶绿素分子回收多余的能量并以热能释放。如果多余的能量没有被类胡萝卜素吸收，它将转到氧上，产生单氧原子，这些单氧原子会破坏生物分子，造成细胞死亡。失去类胡萝卜素的突变藻类细胞在有氧环境下不能存活，就是因为这些单氧样子损伤了光合作用装置。 天线中的叶绿素分子通过非共价连接，它们之间的距离少于1.5nm，天线色素分子的能量只能传递给需要相同或更少能量的分子，即能量只能传递给吸收波长等于或大于供体分子吸收光的波长（较低能量）的色素分子。估计能量吸收位点到反应中心色素需要2.0*10-10S。一旦能量传递到反应中心，光吸收激发出的电子便可传递到相应的电子受体上。 水的裂解是一个非常耗能的过程，因为其中的氢原子和氧原子结合稳定。在实验室中将水分解需要利用高强电流或高达2000度左右的高温。但是植物可以在冰天雪地中仅利用可见光的能量就可以完成这个过程。光合作用中水的裂解过程称为光解作用。 C4植物可以关闭气孔以避免水分流失，同时可以维持足够CO2的摄入促使以最大速率进行光合作用，所以C4植物适应于干热环境，所以它们的分布只局限在温度较高的南、北纬地区。 A0-：-1.0V NADP+：-0.32V 每秒中只能固定3个CO2分子，这是任何一种已知酶最差的周转数目，为了弥补这种不足，植物叶片中多达一半的蛋白质都是这种酶。 * 1.17V 0.82V *