光合作用原初反應(yīng)實用教案

1、 原初(yun ch)反應(yīng)光能電能(dinnng)活躍(huyu)的化學能穩(wěn)定的化學能量子電子ATPNDAPH2碳水化合物等原初反應(yīng)電子傳遞碳同化能量變化能量物質(zhì)轉(zhuǎn)變過程PS，PS光合磷酸化類囊體類囊體膜葉綠體間質(zhì)反應(yīng)部位第1頁/共16頁第一頁，共17頁。光合作用光合作用(gungh-zuyng)的三個的三個步驟：步驟：光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換為電能：光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換為電能： 原初反應(yīng)，產(chǎn)生原初反應(yīng)，產(chǎn)生e電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能（電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能（ATP & NADPH): e傳遞和光合磷酸化傳遞和光合磷酸化,產(chǎn)生產(chǎn)生ATP和和NADPH活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學能：活躍的

2、化學能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學能： CO2的同化的同化,形成碳水化合物形成碳水化合物第2頁/共16頁第二頁，共17頁。 原初(yun ch)反應(yīng)光能(gungnng)的吸收光能(gungnng)的傳遞光能的轉(zhuǎn)化第3頁/共16頁第三頁，共17頁。原初反應(yīng)原初反應(yīng)原初反應(yīng)是指光合色素原初反應(yīng)是指光合色素分子對光能的吸收、傳分子對光能的吸收、傳遞遞(chund)與轉(zhuǎn)換過與轉(zhuǎn)換過程。它是光合作用的第程。它是光合作用的第一步，速度非?？?，可一步，速度非?？?，可在皮秒在皮秒(ps，10-12秒秒)與納秒與納秒(ns，109秒秒)內(nèi)完成，且與溫度無關(guān)，內(nèi)完成，且與溫度無關(guān)，可在可在-196(液氮溫度液氮溫度)或或-

3、271(液氦溫度液氦溫度)下下進行。進行。 第4頁/共16頁第四頁，共17頁。葉綠素等分子吸收光能葉綠素等分子吸收光能(gungnng)后如何進行光反應(yīng)呢？后如何進行光反應(yīng)呢？光合單位(dnwi)第5頁/共16頁第五頁，共17頁。 光合單位包括了聚光色素系統(tǒng)和光合反應(yīng)(fnyng)中心兩部分。 光合單位定義：結(jié)合于類囊體膜上能完成光化學反應(yīng)(fnyng)的最小結(jié)構(gòu)的功能單位。光合單位光合單位(dnwi)第6頁/共16頁第六頁，共17頁。 根據(jù)功能來區(qū)分，類囊體膜上的光合色素可為二類:（1）反應(yīng)中心色素（reaction centre pigments），少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a分子屬于此類，它具

4、有(jyu)光化學活性，既能捕獲光能，又能將光能轉(zhuǎn)換為電能(稱為“陷阱”)。（2）聚光色素（lightharvesting pigments），又稱天線色素(antenna pigments)，它沒有光化學活性，能吸收光能，并把吸收的光能傳遞到反應(yīng)中心色素，絕大多數(shù)色素，包括絕大部分葉綠素a和全部的葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素等都屬于此類。 聚光色素位于光合膜上的色素蛋白復合體上，反應(yīng)中心色素存在于反應(yīng)中心（reaction center）。但二者是協(xié)同作用的，若干個聚光色素分子所吸收的光能聚集于1個反應(yīng)中心色素分子而起光化學反應(yīng)。一般來說，約250300個色素分子所聚集的光能傳給一個反應(yīng)中心色

5、素。 第7頁/共16頁第七頁，共17頁。光合單位光合單位(dnwi)第8頁/共16頁第八頁，共17頁。 當波長范圍為400700nm的可見光照射到綠色植物時，天線色素分子吸收光量子而被激發(fā)，以“激子傳遞”（exciton transfer）和“共振傳遞”(resonance transfer)兩種方式進行能量傳遞。 激子傳遞：由高能電子激發(fā)的量子，可以轉(zhuǎn)移能量，但不能轉(zhuǎn)移電荷。 共振傳遞：依賴高能電子振動在分子間傳遞能量。 大量的光能通過(tnggu)天線色素吸收、傳遞到反應(yīng)中心色素分子，引起光化學反應(yīng)。 第9頁/共16頁第九頁，共17頁。第10頁/共16頁第十頁，共17頁。 光化學反應(yīng)是在光

6、合反應(yīng)中心進行的。 反應(yīng)中心是進行原初反應(yīng)的最基本的色素蛋白復合體 包括一個反應(yīng)中心色素分子即原初電子供體（primary electron donor,P）、一個原初電子受體(primary electron acceptor,A)和一個次級電子供體（secondary electron donor,D），以及維持這些電子傳遞體的微環(huán)境所必需的蛋白質(zhì) 反應(yīng)中心原初電子受體：直接接受反應(yīng)中心色素分子傳來電子的物質(zhì) 反應(yīng)中心次級電子供體：將電子直接供給(gngj)反應(yīng)中心色素分子的物質(zhì)。 在光下，光合作用原初反應(yīng)是連續(xù)不斷地進行的，因此，必須不斷有最終電子供體和最終電子受體的參與，構(gòu)成電子的“源

7、”和“庫”。高等植物的最終電子供體是水，最終電子受體是NADP+。 光化學反應(yīng)光化學反應(yīng)(huxu fnyng)第11頁/共16頁第十一頁，共17頁。光化學反應(yīng)光化學反應(yīng)(huxu fnyng) 光化學反應(yīng)實質(zhì)(shzh)上是由光引起的反應(yīng)中心色素分子與原初電子受體和次級供體之間的氧化還原反應(yīng)。天線色素分子將光能吸收和傳遞到反應(yīng)中心后，使反應(yīng)中心色素分子（P）激發(fā)而成為激發(fā)態(tài)（P*），釋放電子給原初電子受體(A)，同時留下了“空穴”，成為陷井（trap）。反應(yīng)中心色素分子被氧化而帶正電荷(P+)，原初電子受體被還原而帶負電荷(A-)。這樣，反應(yīng)中心發(fā)生了電荷分離，反應(yīng)中心色素分子失去電子，便可

8、從次級電子供體（D）那里奪取電子，于是反應(yīng)中心色素恢復原來狀態(tài)（P），而次級電子供體卻被氧化（D）。這就發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，完成了光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程第12頁/共16頁第十二頁，共17頁。類囊體膜上的光反應(yīng)中心類囊體膜上的光反應(yīng)中心(zhngxn)Emerson紅降現(xiàn)象 用不同波長的光照射綠藻，研究其光合效率。當波長大于685nm(遠紅光)，量子產(chǎn)額急劇下降 量子產(chǎn)額：吸收1個光量子放出的O2或固定(gdng)CO2數(shù)目Emerson雙光增益效應(yīng)(xioyng) 用紅光(650nm)和遠紅光(685nm)同時照射時，光合速率高于2種光單獨照射時光合速率之和光量 子 產(chǎn) 額第13頁/共16頁第十三頁，共17頁。原初反應(yīng)的能量吸收，傳遞原初反應(yīng)的能量吸收，傳遞(chund)與轉(zhuǎn)換圖與轉(zhuǎn)換圖解解第14頁/共16頁第十四頁，共17頁。 The The EndEnd 第15頁/共16頁第十五頁，共17頁。感謝您的觀看(gunkn)！第16頁/共16頁第十六頁，共17頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)原初反應(yīng)。光合單位包括了聚光色素系統(tǒng)和光合反應(yīng)中心兩部分(b fen)。光合單位定義：結(jié)合于類囊體膜上