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光合作用 原初反应,1,原初反应,光能,电能,活跃的 化学能,稳定的 化学能,量子,电子,ATP NDAPH2,碳水化 合物等,原初反应,电子传递,碳同化,能量 变化,能量物质,转变过程,PS，PS,光合磷酸化,类囊体,类囊体膜,叶绿体间质,反应部位,2,光合作用的三个步骤： 光能的吸收、传递和转换为电能： 原初反应，产生e 电能转变为活跃的化学能（ATP & NADPH): e传递和光合磷酸化,产生ATP和NADPH 活跃的化学能转变为稳定的化学能： CO2的同化,形成碳水化合物,3,原初反应,光能的吸收,光能的传递,光能的转化,4,原初反应 原初反应是指光合色素分子对光能的吸收、传递与转换过程。它是光合作用的第一步，速度非常快，可在皮秒(ps，10-12秒)与纳秒(ns，109秒)内完成，且与温度无关，可在-196(液氮温度)或-271(液氦温度)下进行。,5,叶绿素等分子吸收光能后如何进行光反应呢？,光合单位,6,光合单位包括了聚光色素系统和光合反应中心两部分。 光合单位定义：结合于类囊体膜上能完成光化学反应的最小结构的功能单位。,光合单位,7,根据功能来区分，类囊体膜上的光合色素可为二类: （1）反应中心色素（reaction centre pigments），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，既能捕获光能，又能将光能转换为电能(称为“陷阱”)。 （2）聚光色素（lightharvesting pigments），又称天线色素(antenna pigments)，它没有光化学活性，能吸收光能，并把吸收的光能传递到反应中心色素，绝大多数色素，包括绝大部分叶绿素a和全部的叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素等都属于此类。 聚光色素位于光合膜上的色素蛋白复合体上，反应中心色素存在于反应中心（reaction center）。但二者是协同作用的，若干个聚光色素分子所吸收的光能聚集于1个反应中心色素分子而起光化学反应。一般来说，约250300个色素分子所聚集的光能传给一个反应中心色素。,8,光合单位,9,当波长范围为400700nm的可见光照射到绿色植物时，天线色素分子吸收光量子而被激发，以“激子传递”（exciton transfer）和“共振传递”(resonance transfer)两种方式进行能量传递。 激子传递：由高能电子激发的量子，可以转移能量，但不能转移电荷。 共振传递：依赖高能电子振动在分子间传递能量。 大量的光能通过天线色素吸收、传递到反应中心色素分子，引起光化学反应。,10,11,光化学反应是在光合反应中心进行的。 反应中心是进行原初反应的最基本的色素蛋白复合体 包括一个反应中心色素分子即原初电子供体（primary electron donor,P）、一个原初电子受体(primary electron acceptor,A)和一个次级电子供体（secondary electron donor,D），以及维持这些电子传递体的微环境所必需的蛋白质 反应中心原初电子受体：直接接受反应中心色素分子传来电子的物质 反应中心次级电子供体：将电子直接供给反应中心色素分子的物质。 在光下，光合作用原初反应是连续不断地进行的，因此，必须不断有最终电子供体和最终电子受体的参与，构成电子的“源”和“库”。高等植物的最终电子供体是水，最终电子受体是NADP+。,光化学反应,12,光化学反应,光化学反应实质上是由光引起的反应中心色素分子与原初电子受体和次级供体之间的氧化还原反应。天线色素分子将光能吸收和传递到反应中心后，使反应中心色素分子（P）激发而成为激发态（P*），释放电子给原初电子受体(A)，同时留下了“空穴”，成为陷井（trap）。反应中心色素分子被氧化而带正电荷(P+)，原初电子受体被还原而带负电荷(A-)。这样，反应中心发生了电荷分离，反应中心色素分子失去电子，便可从次级电子供体（D）那里夺取电子，于是反应中心色素恢复原来状态（P），而次级电子供体却被氧化（D）。这就发生了氧化还原反应，完成了光能转变为电能的过程,13,类囊体膜上的光反应中心,Emerson红降现象 用不同波长的光照射绿藻，研究其光合效率。当波长大于685nm(远红光)，量子产额急剧下降 量子产额：吸收1个光量子放出的O2或固定CO2数目,Emerson双光增益效应 用红光(650nm)和远红光(685nm)同时照射时，光合速率高于2种光单独照射时光合速率之和,14,原初反应的能量吸收，传递与转换图解,15,The End,16,
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