光合作用的机理-- 原初反应
2008-04-28 16:47阅读：
光合作用的机理
光合作用包括：原初反应、电子传递和光合磷酸化、CO
2 同化三个相互联系的过程。
http://netc.nwsuaf.edu.cn/jingpin/2003/zhiwushengli/2007/html/4/3-1.html
1. 原初反应
包括光能的吸收、传递和光化学反应，通过原初反应把光能转变为电能（高能态电子）。
2.
电子在光合电子传递链中传递的同时伴随有光合磷酸化，把电能转变为活跃的化学能贮存在合成的
ATP
和 NADPH + H+ 中。
这两种高能物质用于推动 CO2 的同化过程，故二者合称为 ?同化力
?。
3. 活跃的化学能转变为稳定化学能
是通过 CO
2 同化过程完成的。
CO2 同化有三条途径：
C3 途径（ Calvin 循环）
C4 途径
CAM
途径。
原初反应 电子传递和光合磷酸化
光能 → 电能（高能态电子） → 活跃的化学能贮(ATP 和
NADPH+H+ )
CO2 同化
→ 稳定化学能( 碳水化合物
)
一、原初反应
( primany neaction )
是发生于光合作用最起始阶段的反应。
它包括光能的吸收、传递和引起作用中心的第一个光化学反应过程。
原初反应的速度极快，仅 10 -15 s ~ 10 -9 s 。
1 . 光合色素的功能
作用中心色素
•
聚光色素
作用中心色素 (reaction centre
pigment)，又称为反应中心色素，是指少数特殊状态的叶绿素 a
分
子，具有光化学活性，将获得的光能进行电荷分离，直接参与光化学反应的色素。
聚光色素 ( light harvesting pigment ) 天线色素 ( antenna
pigment )
包括 : 大部分叶绿素 a 分子
全部叶绿素 b
类胡萝卜素分子。
聚光色素没有光化学活性，不直接参与光化学反应，类似无线电天线将吸收的光能以诱导共振方式传递给作用
中心色素。
2. 光合单位和作用中心
光合单位(photosynthetic
unit)
每吸收、传递 1
个光量子到作用中心色素分子协同作用的叶绿体色素分子( 聚光色素与作用中心色素 )。
据研究大约需要 250 个～300
个叶绿体色素分子
作用中心(reaction
centre)
是叶绿体中进行光合原初反应的最基本的色素蛋白结构。
它至少包括 :
1 个作用中心色素分子
( P )
1 个原初电子受体 (
A )
1 个原初电子供体 (
D )
作用中心基本成分是由结构蛋白质和脂类组成。
3.
红降和双光增益效应
从红降、双光增益效应及以后的大量研究都证明，在光合作用过程中存在着两个不同的光化学反应，是通过两个
不同的色素系统串联起来协同完成的。
这两个色素系统都是镶嵌在光合膜上的色素蛋白复合体颗粒.
镶嵌在光合膜上的色素蛋白复合体颗粒
目前已经从膜上分离出来，分别称为 :
光系统 Ⅰ (photosystem
Ⅰ , 简称 PS Ⅰ )
光系统 Ⅱ (
photosystem Ⅱ , 简称 PS Ⅱ )
只含有聚光色素的色素系统 --
集光色素蛋白复合体(light harvesting complex,缩写为LHC)。
4.
两个光系统
PSⅠ ( P700 )
作用中心色素分子最大吸收高峰值在700 nm。其主要特征是 NADP＋的还原。
PSⅡ ( P680 )
作用中心色素分子吸收高峰值在 680nm。其主要特征是水的光解和氧气释放，并将电子传递给PSⅠ。
| 特
征 |
PS Ⅰ ( P 700
) |
PS Ⅱ ( P
680 ) |
|
作用中心色素分子吸收高峰值 |
700
nm |
680
nm |
| 主 要 特
征 |
NADP+
的还原 |
水的光解和氧气释放 将电子传递给
PS Ⅰ |
|
颗粒直径 |
11
nm |
17.5
nm |
|
在类囊体膜的分布 |
外侧 |
内侧 |
|
光反应 |
长波光反应 |
短波光反应 |
细胞色素复合体
含有 Ctyb
6 、 Ctyf 及 铁硫蛋白
。
稟TP 酶复合体
也称为偶联因子复合物（ CF 1 - CF 0） 。
二、电子传递与光合磷酸化
http://netc.nwsuaf.edu.cn/jingpin/2003/zhiwushengli/2007/html/4/3-2.html
(一) 光合电子传递
1.
光合链
由 PS Ⅱ 、 PS Ⅰ 和系列电子传递体组成的电子传递轨道，称为光合电子传递链，
简称光合链( photosynthetic chain
) 。
目前比较公认的是 Hill 和 Bendall 提出的
Z 方案
即按电子传递体的氧化还原电位高低次序，作 Z
字图形排列 。
Z 方案也称为 Z 形光合链
。
2. 光合电子传递途径
(1) 非环式光合电子传递
PS Ⅱ 和 PS
