高中生物竞赛教程04植物生理.docx

    高中生物竞赛教程04植物生理    第四节光合作用光合作用大致可分为下列三大步骤：第一步，光能的吸收、传递和转换成电能的过程（通过原初反应完成）；第二步电能转变为活跃的化学能过程（通过电子传递和光合磷酸化完成）；第三步，活跃的化学能转变为稳定的化学能过程（通过碳同化完成）第一、二两大步骤基本上属于光反应，第三大步骤属于暗反应1．光电转换根据其功能来区分，叶绿体片层结构上的色素又可区别为两种：一种是作用中心色素，少数特殊状态的叶绿素a分子属于此类，它具有光化学活性，既是光能的“捕捉器”，又是光能的“转换器”（把光能转换为电动势）；另一种是聚光色素，没有光化学活性，只有收集和传递光能的作用，能把光能聚集起来，传到作用中心色素，绝大多数色素（包括大部分叶绿素a和全部叶绿素b、β-胡萝卜素、叶黄素、藻红蛋白和藻蓝蛋白）都属于聚光色素当波长范围为400～700nm的可见光照到绿色植物上时，聚光系统的色素分子吸收光量子被激发起来由于叶绿体片层上的色素分子排列得很紧密，光能在色素分子间以诱导共振方式进行传递能量可以在相同色素分子之间传递，也可以在不同色素分子之间传递能量传递的效率很高，速度很快，这样就把大量的光能吸收、聚集，并迅速传递到作用中心色素分子，以进行光反应，这个反应部位称为作用中心。

光合作用中心至少包括一个光能转换色素分子（P）、一个原初电子受体（A）和一个原初电子供体（D），才能导致电荷分离，将光能转换为电能，并且累积起来作用中心色素分子一般用其对光线吸收高峰的波长作标志，例如P700代表光能吸收高峰在700的色素分子作用中心的原初电子受体是指直接接受作用中心色素分子传来电子的物体作用中心原初电子供体，是指以电子直接供给作用中心色素分子的物体光合作用的原初反应是连续不断地进行的，因此必须有连续不断的最终电子供体和最终电子受体，构成电子的“源”和“流”高等植物最终的电子供体是水，最终的电子受体是NADP＋下图表示光合作用的能量吸收、传递与转换的关系从图中可以看出，聚光色素分子将光能吸收、传递至作用中心后，使作用中心色素（P）被激发而成为激发态，放出电子给原初电子受体（A），中心色素失去的电子可由原初电子供体（D）来补充，于是中心色素恢复原状，而原初电子供体被氧化这样不断地氧化还原，就把电子不断地传递给原初电子受体，从而完成了光能转换为电能的过程2．光合磷酸化光合作用的光化学反应是由两个光系统完成的由于现代研究技术的进展，已经直接从叶绿体中分离出下列两个光系统，即光系统Ⅰ（简称PSⅠ）和光系统Ⅱ（称PSⅡ）。

每个光系统均具有特殊的色素复合体及一些物质光系统Ⅰ的颗粒较小，直径为110埃，位于类囊体膜的外侧；光系统Ⅱ的颗粒较大，直径为175埃，位于类囊体膜的内侧PSⅠ的光反应是长波光反应，其主要特征是NADP＋的还原，其作用中心是P700当PSI的作用中心色素分子P700吸收光能而被激发后，把电子供给Fd（铁氧还蛋白），在NADP还原酶的参与下，Fd 把NADP ＋还原成NADPH ＋H ＋PS Ⅱ的光反应是短波光反应，其主要特征是水的光解和放氧光系统Ⅱ的作用中心色素分子可能是P 680，它吸收光能，把水分解，夺取水中的电子供给光系统Ⅰ连接着两个光系统的电子传递链，是由一系列互相衔接着的电子传递物质（光合链）组成的光合链中的电子传递体是质体醌（PQ ）、细胞色素b 559、Cytf 和质体蓝素（PC ）等关于两个光系统的光化学反应和电子传递，如图下图所示光合作用中的两个光化学反应和电子传递Z –原初电子供体 Q –未知因素 Fd –含铁氧化还原蛋白（－0.43伏）光合作用中，磷酸化和电子传递是偶联的，在光反应的电子传递过程中能产生A TP ，即叶绿体在光作用下把无机磷和ADP 转化成ATP ，形成高能磷酸键，此称为光合磷酸化。

光合磷酸化又分为非循环式光合磷酸化和循环式光合磷酸化两种类型光系统Ⅱ所产生的电子，即水光解释放出的电子，经过一系列的传递，在细胞色素链上引起了ATP 的形成同时把电子传递到PS Ⅰ上去，进一步提高能位，使H ＋还原 NADP＋成为NADPH ＋H ＋在这个过程中，电子传递不回到原来的起点，是一个开放的通路，故称非循环式光合磷酸化其反应式为：2ADP ＋2Pi ＋2NADP ＋＋2H 2O ???→?叶绿体光/2A TP ＋2NADPH ＋2H ＋＋O 2 光系统Ⅰ产生的电子经过铁氧还蛋白和细胞色素b 563等后，只引起ATP 的形成，而不放氧，不伴随其他反应在这个过程中，电子经过一系列传递后降低了位能，最后经过质体蓝素重新回到原来的起点，也就是电子的传递是一个闭合的回路，故称为循环式光合磷酸化其反应式为：ADP ＋Pi ???→?叶绿体光/A TP 经过光反应后，由光能转变来的电能暂时贮存在ATP 和NADPH 中叶绿体用A TP和NADPH ＋H ＋，便可在暗反应中同化二氧化碳，形成碳水化合物因此有人把ATP 和NADPH ＋H ＋称为还原力或同化力还原1分子CO 2，需要2个NADPH ＋H ＋和3个A TP ，这3个ATP 中有2个产生于非循环式光合磷酸化，还有1个产生于环式光合磷酸化。

3．碳的同化  -全文完-。