高中生物素材：愛默生效應(yīng)及機(jī)理

爰默生效應(yīng)及機(jī)理

新教材中出現(xiàn)光系統(tǒng)一和二，這是光合作用研究機(jī)理的重要

階段，和愛默生的研究是分不開的。

用兩種波長的光在各個反應(yīng)系統(tǒng)上的變動，由于它們的共同

作用，光合成的效率可被提高，這就成為闡明有兩種光化學(xué)系統(tǒng)

存在的開端。兩種光化學(xué)系統(tǒng)由不同色素構(gòu)成，彼此進(jìn)行不同的

氧化還原反應(yīng)，它們以一定方式排列構(gòu)成了總的氧化還原系統(tǒng)

（雙光反應(yīng)模型）（如圖）。

遠(yuǎn)紅光和紅光處理

試題解析

試題：科學(xué)家以真核生物綠藻為材料，研究不同波

長的光對植物光合速率的影響。下圖為部分實驗結(jié)果,

據(jù)圖回答下列問題：

注：A表示單獨(dú)照射660mm（紅光）時的光合速

率

；B表示單獨(dú)照射710mm（遠(yuǎn)紅光）時的光合速率

；C表示同時照射紅光和遠(yuǎn)光時的光合速率箭頭向

i上和向下分別表示光照的開和關(guān)

該實驗結(jié)果說明。

答案：

用紅光和遠(yuǎn)紅光單獨(dú)照射時，植物的光合速率基本相

同，兩者同時照射時，植物的光合速率增加，并且大

于單獨(dú)照射的兩倍。

愛默生效應(yīng)及機(jī)理

愛默生效應(yīng)是指當(dāng)紅光和遠(yuǎn)紅一起照射時光合速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大

于它們分別照射時光合速率的總和。

愛默生第一效應(yīng):

愛默生等在研究中發(fā)現(xiàn)，對小球藻的光合作用最有效的光是

650-680nm的紅光和波長為400-460nm的藍(lán)光，葉綠素恰好

對這兩個波段的光有強(qiáng)烈的吸收。當(dāng)波長超過680nm時，光合

作用的量子產(chǎn)額發(fā)生急劇下這就是光合作用的“紅降”現(xiàn)象，也

稱為愛默生第一效應(yīng)。

愛默生第二效應(yīng)：

1957年，羅伯特?愛默生(R.Emerson)觀察到，當(dāng)紅光

和遠(yuǎn)紅一起照射時光合速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它們分別照射時光合速率

的總和，即如果提供一點輔助性的短波長光(如波長為

650nm光)，那么，大于685nm的遠(yuǎn)紅光的光合作用量子產(chǎn)

額就會顯著增加，比單獨(dú)使用長波光或短波光的效率都高。這就

是雙光增益效應(yīng)，又成為愛默生第二效應(yīng)。

這些現(xiàn)象使人們設(shè)想，光合作用可能包括兩個光化學(xué)反應(yīng)接

力進(jìn)行。

據(jù)上述實驗結(jié)果，1960年，希爾等人提出了雙光系統(tǒng)的概

念，把吸收長波光的系統(tǒng)稱為光系統(tǒng)I(PSI),吸收短波長光的

系統(tǒng)稱為光系統(tǒng)n(PSii)o

20世紀(jì)60年代以后，人們已能直接從葉綠體中分離出PS

I和PSII的色素蛋白復(fù)合體顆粒，分析各系統(tǒng)的組成與功能，

證明了光系統(tǒng)I與NADP+的還原有關(guān)，光系統(tǒng)H與水的光解、氧

的釋放有關(guān)。愛默森增益效應(yīng)是由于光合作用的兩個光反應(yīng)，分

別由光系統(tǒng)I、光系統(tǒng)n進(jìn)