植物光合作用机理.pptxVIP

光合作用的机理1.原初反应光反应光能电能2.电子传递与光合磷酸化（ATP和NADPH）分三步电能不稳定化学能暗反应3.CO2的同化——稳定化学能不稳定化学能一、原初反应1.原初反应的概念 指光合作用中从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程。其中包括色素分子对光能的吸收、传递和转换为电能的过程。特点：a 速度快(10－9秒内完成)；b 与温度无关 （可在液氮-196℃或液氦-271℃下进行)）2.过程：吸收、传递、转换（1）吸收：聚光色素（天线色素）没有光化学活性，只有收集光能的作用。包括大部分Chla、全部Chlb和全部类胡萝卜素。（2）传递：方式是诱导共振 方向从高能向低能，从短波色素向长波色素。类胡萝卜素ChlbChla（3）转换：反应中心色素具有光化学活性，既是光能的捕捉器，又是光能的转换器。由少数特殊状态的Chla组成。ee光DPA DP*ADP+A-D+PA-？光能电能 DPA反应中心，D—原初电子供体，P—反应中心色素，A—原初电子受体 。高等植物的最终电子供体是水，最终电子受体是NADP+。二、电子传递与光合磷酸化 反应中心的色素分子受光激发而发生电荷分离，产生光化学反应，电子经过一系列电子传递体的传递，引起H2O的裂解放氧和NADP+还原为NADPH，并通过光合磷酸化形成ATP，这样，把光能转化为活跃的化学能。1.两个光系统人物：罗伯特·爱默生（R.Emerson）1957年事件：测定不同波长光的光合效率实验。结果：1）大于685nm的远红光照射，光合速率下降。——红降；2）远红光与650nm的红光同时照射，光合速率增加，大于两者单独照射的和——双光增益效应（爱默生效应） 光 光PSⅡ PSⅠ NADPH+H+ H2O 1/2O2+2H+ NADP+光系统Ⅰ(photosystemⅠ,PSⅠ):吸收长波红光(700nm)光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ):吸收短波红光(680nm) 且以串联的方式协同工作两个光系统很好地解释了红降现象和双光增益效应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)电子最终供体次级电子供体反应中心色素分子 原初电子供体原初电子受体次级电子受体末端电子受体PSⅠ还原NADP+ ，实现PC到NADP+的电子传递PCP700叶绿素分子A0铁硫中心 NADP+ PSⅡ使水裂解释放氧气，并把水中的电子传至质体醌。水YZP680去镁叶绿素分子Pheo醌分子QA质体醌 PQ PSⅠ和 PSⅡ的特点 PSⅠ：作用中心色素为P700，P700被激发后，把电子供给Fd。 PSⅡ：作用中心色素为P680，P680被激发后，把电子供给Pheo（去镁叶绿素），氧化水和还原质体醌。 PSⅠ，颗粒小，类囊体膜的非垛叠部分。 PSⅡ，颗粒较大，垛叠部分。PSⅡ 反应中心的结构模型PSⅠ反应中心的结构模型PSⅠ和 PSⅡ的连接模型光2H2O+2A2AH2+O2叶绿体 ※ 水的光解 希尔反应：水的光解(water photolysis)是Hill于1937年发现的，是指将离体的叶绿体加到具有氢受体的水溶液中，照光后发生水的分解而放出氧气的过程。 此反应称为希尔反应（Hill rection）。其中A为氢的接受体，被称为Hill氧化剂。许多物质可作为氢的接受体，如2,6 -二氯酚靛酚、苯醌、NADP+、氰化钾等。 Hill 反应的意义：将光合作用的研究深入到了细胞器水平。证实光合放氧来自于水。 2.电子传递链（光合链） 在类囊体膜上的PSⅡ和PSⅠ之间几种排列紧密的电子传递体完成电子传递的总轨道，称为光合链。 由于各电子传递体具不同的氧化还原电位，负值起越大代表还原势越强，正值越大代表氧化势越强，据此排列呈“Z”形，又称为“Z方案”。?-1.6*P700 A0 A1Fe-SxFe-SAFe-SB-1.2*P680-0.8PheoPQAPQB Fp（FAD）Cytb6-0.4NADP+NADPH从基质吸取质子0Cytf激子PQFdPC+0.4H+H+(从基质吸收)(释放到腔内)Fe-SP700激子H2O+0.8锰串PSⅠP680e-e-e-e-质子释放在腔内+1.2PSⅡ+1.6 Z 链 的 特 点①电子传递链主要由光合膜上的PSⅡ、Cytb6/f、PSI三个复合体串联协同完成电子从H2O向NADH+的传递。②水的氧化与PSⅡ电子传递有关，NADP+的还原与PSI电子传递有关。在两个光系统之间存在着一系列电子传递，在Z链起点，H2O是最终的电子供体；在Z链终点，NADP+是最终的电子受体。③电子传递有二处(P680→P680*和P700→P700*)是逆电势梯度，这种逆电势梯度的“上坡”