普通生物学07光合PPT课件

7 光合作用主讲: 7.1 光合作用的早期研究7.2 光合自养生物是生 物圈的生产者7.3 光的性质与叶绿素7.4 光系统与光反应7.5 暗反应与葡萄糖的 形成7.1 光合作用的早期研究 1642年 比利时科学家 Helmont1770年英国牧师 Priestley 大玻璃罩 老鼠 蜡烛显微镜 气孔 氧气的来源1930年，Stanford大学 Niel细菌光合作用： CO2 + H2S CH2O + S CO2 + H2O CH2O + O2 植物的光合作用表达式：10年后 同位素示踪 CO2 + H218O CH2O + 18O2 证明：在光合作用中，不是CO2而是H2O被光解放出了O2。7.2 光合自养生物是生物圈的生产者 光合自养生物 植物利用太阳能制造食物分子供自我代谢需要，原料CO2和H2O，为其它的生命直接或间接地提供了食物，是生物圈的生产者； 光合自养生物主要种类陆生植物 藻类 光合细菌 植物：自养食肉动物 食草动物真菌：以有机物为营养 叶绿体和光合膜 叶片 叶绿体 分布于叶肉组织 气孔控制着CO2 和O2进出叶绿体的形状类似于一个凸透镜，直径范围为2-7 m。叶绿体外包被是双层生物膜，膜内含有称为基质的致密液体，悬浮分布于基质中的是一些膜系统，它们是一系列排列整齐的扁平囊状结构称之为类囊体。部分类囊体相互垛叠在一起像一摞硬币，称为基粒光合膜 是植物利用光能制造食物分子最重要的场所。 7.3 光的性质与叶绿素光是一种电磁波 粒子性质 光子的能量与其波长成反比 紫光波长最短，能量最大；红光波长较长，能量小日光经过棱镜折射，形成连续不同波长的光，即可见光谱 光的性质9光子照射到某些生物分子 电子跃迁到更高的能量水平 激发态：叶绿素分子是一种可以被可见光激发的色素分子，在光子驱动下发生的得失电子反应是光合作用过程中最基本的反应。 叶绿素叶绿素分子由碳和氮原子组成 卟啉环与叶醇侧链相连结 叶醇侧链插入到类囊体膜中光合作用的色素主要包括叶绿素a，叶绿素b，胡萝卜素，藻胆素等叶绿素a启动光反应11问题:为什么植物都是绿色绿色的？12不同波长光作用下的光合效率称为作用光谱1883年，德国 Engelmann 水绵 丝状绿藻 螺旋带状叶绿体 好氧游动的细菌 棱镜 不同波长的光 向着红光和蓝光区域聚集13分光光度计7.4 光系统与光反应光反应发生在类囊体膜上暗反应发生在叶绿体的基质中15 光系统由叶绿素分子及其蛋白复合物、天线色素系统和电子受体等组成的 单位称为光系统。光反应由两个光系统及电子传递链来完成。光系统I（PSI）含有被称为“P700”的高度特化的叶绿素a分子光系统II（PSII）含有另一种被称为“P680”高度特化的叶绿素a分子 叶绿素b 胡萝卜素 天线色素复合物吸收或捕获太阳能 传递给P700和P680 反应中心叶绿素分子被激发 放出高能电子 光系统I中 P700被光能激发 原初电子受体 传给铁氧还蛋白 最终电子受体NADP+ 一个氢质子被结合形成还原型的NADPH 形成电子空穴 光系统II的反应中心P680分子受光激发 电子传递链 原初电子受体质体醌、细胞色素b6-f复合物和质体蓝素到P700 填充了P700的电子空穴 电子传递时 能量逐渐下降 形成跨膜的质子梯度 导致ATP的形成 在光系统II中被激发后失去电子的P680分子如何再生？水裂解 填补空穴 氧气释放 提供氢质子用以形成NADPH. 光能传递和电子传递链17非环路的光合磷酸化途径和电子传递链18环路光合磷酸化 环路 高能电子 原初电子受体、铁氧还蛋白、细胞色素、质体蓝素 氧化型的P700分子 基态 电子的能量逐渐降低 ATP 光反应小结： 1.叶绿素吸收光能并将光能转化为电能，即造成从叶绿素分子起始的电子流动。 2.在电子流动过程中，通过氢离子的化学渗透，形成了ATP，电能被转化为化学能。 3.一些由叶绿素捕获的光能还被用于水的裂解，又称为水的光解，氧气从水中被释放出来。 4.电子沿传递链最终达到最终电子受体NADP+，同时一个来源于水的氢质子被结合，形成了还原型的NADPH，电能又再一次被转化为化学能，并储存于NADPH中。光合作用的暗反应依赖于光反应中形成的ATP和NADPH。7.5 暗反应（卡尔文循环）与葡萄糖的形成12NADPH+12H+18ATP+6CO2 C6H12O6+12NADP+18ADP+18Pi叶绿体基质中不断消耗ATP和NADPH，固定CO2形成葡萄糖的循环反应，Calvin循环二磷酸甘油醛作为中间产物的代谢22有人幻想和设想：有朝一日，科学家将光合作用机理搞清楚，并将植物光合作用的全套基因转移到人的头发中，在头发中模拟光合作用的过程，那么，只要在人的头上撒点水、再晒晒太阳，在头发中便完成了二氧化碳加水合成葡萄糖的过程，葡萄糖从头发中输送到人体的各部分，吃饭的历史使命便可宣告结束了23 植物生长必须依赖于水、泥土、空气和阳光，在光合作用中，不是CO2而是H2O被光解放出了O2。光合自养生物主要包括植物、蓝细菌和其他光合细菌等。 叶绿体双层膜内含有基质和类囊体，光合作用的色素、光系统和电子传递系统都位于类囊体膜上，光合膜是植物利用光能制造食物分子最重要的场所。 叶绿素a是启动光反应的主要色素，其他色素主要起捕捉和转递光能的作用。叶绿素分子是可以被可见光激发的色素分子，在光子驱动下发生的得失电子反应是光合作用过程中最基本的反应。 光合作用分为光反应和暗反应两大部分。光反应发生在类囊体膜上；暗反应发生在叶绿体的基质中。 类囊体膜上由叶绿素分子及其蛋白复合物、天线色素系统和电子受体等组成的单位称为光系统。 光反应发生时，光系统I反应中心的P700被光能激发，将其高能电子传递给最终电子受体NADP+，与来源于水的氢质子结合形成NADPH；同时光系统II反应中心P680分子受光激发，放出的高能电子由光系统II流向光系统I，这一过程中电子能量逐渐下降造成跨膜的质子梯度导致ATP的形成；光系统II中强氧化态的P680分子又使水裂解放出电子，填补了P680的电子空穴，氧气从水中被释放。 光合作用的暗反应是不断消耗光反应形成的ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖的循环反应。本章摘要个人观点供参考，欢迎讨论