植物的光合作用2教程.ppt

第三节 原初反应;表1 光合作用中各种能量转变情况 能量转变 光能 电能 活跃的化学能 稳定的化学能 贮能物质 量子 电子 ATP、NADPH2 碳水化合物等 转变过程 原初反应 电子传递 光合磷酸化 碳同化 时间跨度(秒)10-15－10-9 10-10－10-4 100－101 101－102 反应部位 PSⅠ、PSⅡ颗粒 类囊体膜 类囊体 叶绿体间质 是否需光 需光 不一定，但受光促进 不一定，但受光促进;不同层次和时间上的光合作用;原初反应 指从光合色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为止的过程。;一、光合作用光能的吸收与传递;;光合单位;;一、光能的吸收与传递;叶绿素分子受光激发后的能级变化; (二)激发态的命运;Chl*（2） → Chl*（1） +热 Chl* → ChlT +热  ChlT → Chl+热;2. 发射荧光与磷光 ;因为溶液中缺少能量受体或电子受体的缘故。 荧光猝灭剂：在色素溶液中，如加入某种受体分子，能使荧光消失。常用Q表示。在光合作用的光反应中，Q即为电子受体。;激发态的色素分子把激发能传递给处于基态的同种或异种分子而返回基态的过程。 Chl*1＋ Chl2 Chl1＋Chl*2 供体分子 受体分子;图 光合作用过程中能量运转的基本概念;图 聚光系统到反应中心能量激发呈漏斗状;二、光化学反应;原初电子受体(A) 反应中心色素分子(P) 原初电子供体(D);2.光化学反应;原初电子供体P+失去电子，有了“空穴”，成为“陷阱” ，从次级电子供体(D) 争夺电子；而原初电子受体得到电子，使电位值升高，供电子的能力增强，可将电子传给次级电子受体(A1) 。 那么电荷分离后反应中心的反应式可写为：;(二)PSⅠ和PSⅡ的光化学反应;图9 菠菜反应中心色素吸收光谱的变化 照光下PSⅠ(A)、PSⅡ(B)反应中心色素氧化，其氧化态，与还原态的吸收光谱差值最大变化的波长所在位置分别是700nm(A)和682nm(B)。;PSⅠ和PSⅡ的光化学反应;光合作用的两个光系统和电子传递方案 吸收红光的光系统Ⅱ（PSⅡ）产生强氧化剂和弱还原剂。吸收远红光的光系统Ι（PSΙ）产生弱氧化剂和强还原剂。PSⅡ产生的强氧化剂氧化水，同时，PSΙ产生的强还原剂还原NADP+。 ;表1 光合作用中各种能量转变情况 能量转变 光能 电能 活跃的化学能 稳定的化学能 贮能物质 量子 电子 ATP、NADPH2 碳水化合物等 转变过程 原初反应 电子传递 光合磷酸化 碳同化 时间跨度(秒)10-15－10-9 10-10－10-4 100－101 101－102 反应部位 PSⅠPSⅡ颗粒 类囊体膜 类囊体 叶绿体间质 是否需光 需光 不一定，但受光促进 不一定，但受光促进;原初反应的结果: 产生了高能电子推动着光合膜上的电子传递。 电子传递的结果: ?;一、电子和质子的传递;;(1) 主要由光合膜上的PSⅡ、Cyt b６/f、PSⅠ串联组成。 (2) 二处逆电势梯度电子传递，即P680至P680*，P700至P700*， 由聚光色素复合体吸收光能后推动电子传递，而其余都是顺电势梯度的。 ;(3)水的氧化 PSⅡ电子传递; 4个电子,2H2O,1个O2和4个H+。 NADP+的还原 PSⅠ电子传递; 电子最终供体为水，电子的最终受体为NADP+。 (4)PQ 建立类囊体内外的H+电化学势差。;(二)光合电子传递体的组成与功能;氧释放的机制 ：S state model（Kok,1970) 实验： 将小球藻预先保温在暗中，然后给予一系列闪光照射（5-10μs，间隔300ms），测定每次闪光后的放氧反应。结果见图: ;The oxygen evolution apparatus is considered to exist in five different oxidation state (S0 through S4)。; 锰是水氧化所必不可少的元素.目前认为,S状态的转换代表着锰原子的不同氧化状态。已知放氧复合体中包含着四个锰原子组成的集合体,称为 Mn Cluster.这些锰原子被四个独立的光化学反应依次转化为一个新的氧化状态,直到氧气放出, Mn Cluster又回到原初状态。 Ca2+和 Cl-也是放氧所必 需的,但作用还不清楚。;;Structure of PSII super-co