光合作用的机理
光合作用的机理及应用
光合作用的机理及应用光合作用是生物界中最为基础和重要的生物化学过程。
它反映了植物、藻类和一些细菌的光合合成机制，从而使它们能够将阳光、水和二氧化碳组合起来，制造出自己所需的有机物。
这个过程不仅使其自身得到充足的能量和营养，同时也将氧气释放到大气中，使地球上的生物得以呼吸，维持生命的平衡。
这里我们将会详细探究光合作用的机理及其应用。
一、光合作用的机理光合作用的机理可以简单地分为两步：光合光反应和光合暗反应。
在光合光反应中，光子能量被转化成化学能，并建立起能量梯度，为下一步光合暗反应的进行提供必要的养分。
在光合暗反应中，植物利用碳源、酶和ATP、NADPH维持生命的机能。
以下我们将分别对其进行介绍。
1.光合光反应光合光反应的基础在于光合色素分子对光子的吸收。
光合色素分子聚集在叶绿体的膜上，构成一系列的光合色素系统。
这些系统通过接收、传递、转换能量，将阳光能量转化为光合色素的化学能，在光合作用的初步阶段产生ATP和NADPH两个养分。
在这个过程中，光合作用中最为重要的酶就是光系统Ⅱ，未能参加这个酶反应的光合作用阶段仍然无法进行。
这个过程中的电子传递链和质子梯度形成的方式，以及膜的分子组合等因素，将极大影响光合作用在生长速度和亩产方面的表现。
2.光合暗反应在光合光反应中，光能被转化为ATP和NADPH两种能量，它们将对光合暗反应中的“固碳”过程产生关键作用。
固碳是光合作用最为重要的过程之一，是能量和物质在植物中传递的重要途径。
它将CO2引入光合作用，然后在ATP、NADPH、酶和蛋白质的作用下，将CO2从空气中提取出来，并将其转化成可以被植物利用的碳水化合物。
光合作用的机理及分子机理研究是当今生物学、生化学中的重要研究领域之一。
目前，研究光合激活机制、光解水红细胞和激发彩色素产生的蛋白质、光合作用中光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的反应机理等方面表现出最明显的趋势。
然而，对光合作用的机理和分子机制的全面理解仍需要进一步深入研究。
光合作用的机理
光合作用的机理
光合作用是植物及某些微生物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的生物化学过程。
下面是光合作用的基本机理：
1.光能吸收：光合作用发生在植物细胞的叶绿体中。
叶绿体内含有一种绿色的色素分子叫叶绿素，它能够吸收光能。
光能主要被吸收在叶绿素分子中的一个特殊结构叫反应中心。
2.光合色素捕获光能：当叶绿素分子吸收到光能后，光能将能量传递给反应中心的电子。
这个过程被称为光合色素的激发，激发后的电子具有高能量。
3.光化学反应：激发的电子随后经过一系列复杂的光化学反应，其中一个关键步骤是光合作用的两个主要阶段：光能转化和化学能转化。
4.光能转化：在光能转化阶段，激发的电子通过一系列电子传递过程在叶绿体内移动，形成光合电子传递链。
这个链上的蛋白质复合物将电子从一个分子传递到另一个分子，释放出能量。
这个过程中，能量逐渐被升级，保存为能高且稳定的分子中，如ATP（三磷酸腺苷）。
5.化学能转化：在化学能转化阶段，由光能转化产生的高能电子和ATP提供能量，将二氧化碳（CO2）和水（H2O）通过一系列酶催化的反应转化为葡萄糖和其他有机物。
这个阶段被称为碳固定，其主要反应是卡尔文循环。
光合作用的机理是通过吸收和利用光能，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
这个过程依靠叶绿体中的叶绿素和其他辅助色素分子，通过光能转化和化学能转化两个阶段的反应来实现。
光合作用是地球上生命能量流动的关键过程，为维持生态平衡和氧气的供应发挥着重要作用。
光合作用的机理和调控
光合作用的机理和调控光合作用是生命存在的基础，是生物界能量来源的重要途径。
它通过太阳能的吸收和转化，将二氧化碳和水转化成有机物质，同时还能释放氧气。
人类的生活、发展和生存都离不开光合作用，因此深入了解其机理和调控方式具有非常重要的意义。
一、光合作用的机理光合作用的机理可以分为两个方面，光依赖反应和暗反应。
光依赖反应发生在叶绿素分子中，主要通过光合色素吸收光能，转化为电能和化学能的过程。
这一反应过程分为两个步骤：光化学反应和光化学传递。
在光化学反应中，叶绿素分子吸收光子能量，将叶绿素激发成为高能态，释放电子。
这些电子通过光化学传递被传递到反应中心，使反应中心激发，促进化学反应的发生。
这一反应途径为生物体提供了原始的化学能量，将阳光能转化为生命存在的基本物质。
而暗反应则是在光依赖反应的基础上继续进行的反应过程。
在暗反应中，生物体将二氧化碳等无机物质转化为有机物质质的过程。
该反应以反应系列的方式进行，以产生生命活动所需的糖类和其他有机分子。
这一反应在细胞质内进行，并以三个不同酶的协同作用为特征，包括Rubisco酶、糖磷酸异构酶和RuBP裂解酶。
二、光合作用的调控机制光合作用的调控机制是一个错综复杂的网络，它可以被划分为环境因素和内部因素两类。
环境因素主要指光、温度、水分等天气条件的影响。
光合作用的特点是对光照的敏感，但是环境植被在一定时段内的土壤墒情、土壤貌、光照等因素的相互影响，更能探讨构建光合作用调控的因素指标体系。
环境因素对光合作用的影响可以通过不同途径实现。
例如，温度对生物体影响的植物生理学实验研究结果表明降低温度对热通量和水分蒸发通量的抑制效应，但并没有对气体交换通量等指标有显著的影响影响。
内部因素主要指植物本身对光合作用的调节机制，包括内源性激素、酶活性等。
植物激素参与光合作用调控中的多个环节，例如植物生长素（IAA）在光合作用可非伪协同调控中发挥了重要作用。
此外，酶活性对光合作用的调控同样具有重要影响，主要在暗反应过程中发挥作用。
光合作用的机理及其在能量转化中的应用
光合作用的机理及其在能量转化中的应用光合作用是地球上所有生命的基础。
它是一种能够将太阳能转化为有机物质的生物化学过程，是自然界存在的最重要的能量转化过程之一。
在这个过程中，植物利用太阳光能和二氧化碳，通过光合作用合成糖类和氧气。
本文将介绍光合作用的机理及其在能量转化中的应用。
一、光合作用的机理光合作用分为两个阶段：光反应和暗反应。
1. 光反应在光反应中，植物细胞吸收太阳光的能量，从而将光能转化为化学能。
光反应所需的原料包括叶绿素、光、水和酵素。
当光照射叶绿素分子时，分子中的电子被激发，跃迁到高能激发态。
这些激发态电子通过电子传递链传递给光合色素a，并被用于加强光合色素a的化学结合能。
随着电子流的推动，光合色素a成为了一个强还原剂，并把电子传递给载体蛋白，最终转移到了二氧化碳还原作用中产生ATP和NADPH。
2. 暗反应暗反应是通过光反应产生的ATP和NADPH来合成有机物的过程。
这个过程发生在植物叶片的叶绿体内，并且不需要光。
暗反应过程包括卡尔文循环和糖原合成。
（1）卡尔文循环卡尔文循环是暗反应的核心部分。
它使用ATP和NADPH和碳酸盐作为原料，在催化酶的作用下将二氧化碳转化为葡萄糖。
这个过程需要多个酶的参与，并且由于其中一些中间产物是不稳定的，所以它需要一些细胞内部的保护机制来确保其稳定性。
卡尔文循环是植物细胞中最重要的反应之一，不仅在能量生产中发挥作用，在植物的生长和发育过程中也扮演着关键的角色。
（2）糖原合成糖原合成是暗反应的另一个重要部分。
它使用ATP和NADPH和碳酸盐作为原料，将六碳糖类原料合成为十二碳的糖原，用于植物的能量代谢。
糖原合成涉及多个细胞器和多个反应酶的参与，并且需要长时间的组织培养才能最大限度地发挥作用。
二、光合作用在能量转化中的应用光合作用是地球上所有生命的基础，同时也是人类生产和能源转化中的重要一环。
1. 生化学应用光合作用是生物方程式中最重要的反应之一，可以产生生物质、食物、能源和材料等产品，并且可以通过微生物发酵和植物收获等方式进行生化学转化。
光合作用机理及其在农业生产中的应用
光合作用机理及其在农业生产中的应用光合作用是植物通过光能合成有机物质的过程。
这个过程在植物生长发育和生产中很重要。
本文将介绍光合作用机理及其在农业生产中的应用。
一、光合作用机理光合作用的机理是植物利用太阳能转化水和二氧化碳，生产出有机物质和氧气的过程。
这个过程依赖于植物细胞内的叶绿体。
叶绿体中有色素分子，其中最重要的是叶绿素。
当阳光照射到叶绿素时，它会吸收光能，使得叶绿素分子激发到高能态。
这个过程叫做吸收光子，因为叶绿素分子吸收了光子的能量。
接着，植物将光子的能量转化为生化能量，用来合成有机物质。
这个过程叫做光合作用。
光合作用包括两个阶段：光反应和碳同化。
在光反应中，光能被转化为生化能量，形成 ATP 和 NADPH，这些能量分子被用来驱动二氧化碳的固定。
在碳同化中，植物将固定的二氧化碳和 ATP、NADPH合成有机物质。
这个过程中最终产生的有机物质是葡萄糖，它是植物的主要能量来源。
二、光合作用在农业生产中的应用光合作用是植物生长和农业生产的基础。
因为它不仅提供了植物的能量，也提供了人类需要的食物。
1. 光合作用和作物产量在农业生产中，光合作用对作物产量起着决定性的作用。
在光照充足的情况下，植物光合作用强，所以作物生长迅速，产量也高。
反之，在光不足的情况下，植物光合作用弱，所以生长缓慢，产量也低。
因此，农民需要选择适合当地气候条件和土壤特征的作物，以确保充足的光照和最佳的生长环境。
同时，农民也要保证农作物充足的光照和水分，这有助于提高农作物的产量。
2. 光合作用和植物保护光合作用也是植物抗病和抗虫的重要因素之一。
研究表明，植物充分利用光能的能力对于抵抗真菌和昆虫病害有很大影响。
当植物光合作用弱时，植物内部的抗病酶的活性也会受到影响。
这就意味着，植物抵抗病害能力降低，病害风险增加。
因此，农民要避免过度施肥和使用化学药品，以免对植物光合作用产生消极影响和危害人类健康。
3. 光合作用和环境保护在当前生态环境恶化的背景下，光合作用在环境保护中也具有非常重要的作用。
光合作用的机理与调控
光合作用的机理与调控光合作用是一种生命过程，它是植物、藻类和某些细菌产生有机物质的过程。
光合作用的基本机理是通过光能将二氧化碳还原成有机化合物，同时产生氧气。
在这个过程中，光合色素和酶等生物分子起到了非常重要的作用。
同时，植物对于外界环境的调节也对光合作用有着重要的影响。
本文将从光合作用的基本机理、光合色素的作用、光合作用的外部调节等方面来讨论光合作用的机理与调节。
一、光合作用的基本机理光合作用是绿色植物和藻类进行的一种新陈代谢过程，其基本原理是利用光能将二氧化碳还原为有机化合物，并放出氧气。
这个过程被分为两个阶段：光反应和暗反应。
光反应需要光合色素在叶绿体中的反应中心和电子传递链的作用，将来自太阳能的光线转化为化学能，累积起来的化学能通过ATP合成酶和NADP还原酶的作用，最终产生ATP和NADPH。
暗反应需要这些化学能，使光合作用继续进行。
这个过程需要一定的酶和辅酶的参与，最终产生有机化合物，如葡萄糖和淀粉。
二、光合色素的作用光合色素是光合作用的重要组成部分，也是光合作用完成的必要条件之一。
在叶绿体内，光合色素分子能够吸收特定波长的光线，并将其转化为植物细胞中的化学能。
其中，最常见的光合色素是叶绿素a，在光反应中起到电子接收剂的作用。
它的另一个重要作用是参与到反应中心的形成中。
三、光合作用的外部调节光合作用不仅在细胞内部受到调节，还受到外界环境的影响。
自然环境中光照、温度、水分和二氧化碳浓度等参数对植物的生长和光合作用都有着很大的影响。
其中，光照对光合作用的影响是尤其明显的。
过强或过弱的光照都会对植物产生负面影响。
过强的光线会对光合色素和其他生物分子产生损害；过弱的光线则会导致植物的光合作用能力下降和生长发育受阻。
光合作用的调节还涉及到各种酶和激素的作用。
例如，PSII中的一种蛋白质，叫做D1，可以通过修复或被替换来维持光合作用的平衡。
另外，激素也可以调节植物的光合作用。
例如，植物生长素可以促进光反应和暗反应中酶的合成和活性提高。
光合作用机理
(一)光能的吸收与传递
1. 激发态的形成
通常色素分子是处于能量的最低状 态─基态。 色素分子吸收了一个光子后，会 引起原子结构内电子的重新排列。 其中一个低能的电子获得能量后 就可克服原子核正电荷对其的吸引 力而被推进到高能的激发态。 下式表示叶绿素吸收光子转变成 了激发态。激发态具有比基态高的 能级，能级的升高来自被吸收的光 能。 Chl+ hυ 10 （基态）
磷光波长比荧光波长长，转换的时间也较长，而强度只有荧光的1%，故需用 仪器才能测量到。
由于叶绿素分子吸收的光能有一部分 消耗在分子内部的振动上，且荧光又 总是从第一单线态的最低振动能级辐 射的，辐射出的光能必定低于吸收的 光能，因此叶绿素的荧光的波长总要 比被吸收的波长长些。 对提取的叶绿体色素浓溶液照光，在 与入射光垂直的方向上可观察到呈暗 红色的荧光。 离体色素溶液为什么易发荧光，这是因为溶 液中缺少能量受体或电子受体的缘故。 在色素溶液中，如加入某种受体分子，能使 荧光消失，这种受体分子就称为荧光猝灭 剂，常用Q表示，在光合作用的光反应中，Q 即为电子受体。 色素发射荧光的能量与用于光合作用的能量 是相互竞争的，这就是叶绿素荧光常常被认 作光合作用无效指标的依据。
光合作用的核心问题：绝大部分叶绿素a和全部叶绿 素b、叶黄素和胡萝卜素具有收集和传递光能的作 用，少数特殊状态的叶绿素a分子具有将光能转化为 电能的作用！
根据功能，类囊体膜上的光合色素分为：反应中心色素和天线色 素。 反应中心色素（reaction center pigments）：少数特殊状态的叶绿素 a，具有光化学活性，既是光能的“捕捉器”，又是光能的“转换器” 。 聚光色素（light harvesting pigments）：亦称天线色素，没有光化 学活性，只能收集光能，并把吸收的光能传递到反应中心色素，包括大 部分叶绿素a和全部叶绿 素b、胡萝卜素和叶黄素。
光合作用的机理及其生态学意义
光合作用的机理及其生态学意义光合作用是地球上最重要的能源转化过程之一，它将太阳能转化为化学能，为生命体提供能量来源。
光合作用的机理涉及复杂的化学反应和恒定的生理过程，不仅与植物的生长发育密切相关，也具有重要的生态学意义。
一、光合作用的机理光合作用是一种典型的光合磷酸酸化过程，其大致反应式为：nCO2 + nH2O + hν → (CH2O)n + nO2即：n个二氧化碳、n个水在光照下经过光合色素的催化作用，形成n个有机物和n个氧气的过程。
这个有机物可以是各种有机物，但在绝大多数情况下，它是六碳糖葡萄糖。
这个反应可以被划分为两个阶段：光反应和暗反应。
（一）光反应在光反应中，光能被吸收，并转化为化学能。
光是由光照下，叶绿素吸收过后，产生的。
每个叶绿素分子由一个具有相同化学结构的色素分子构成，色素分子在不同波长下具有不同的吸收峰值和光度学性质。
光反应中，两个光荷分子产生，一个是电子、一个是正电荷，由于高能电子和低能电子之间的强烈相互作用，会释放出能量。
通过非线性过程，能量被传递给反应中心，在光化学反应中，将ADP和磷酸形成ATP，同时将NADP+还原为NADPH。
（二）暗反应在暗反应中，ATP和NADPH被利用，将CO2还原为糖，并产生多种次级产物，如叶绿素、细胞壁材料、有机酸、氨基酸和核酸等。
大多数生物体通过CALVIN循环来完成这种反应。
CALVIN循环包含以下三个阶段：1、碳的进入与固定：二氧化碳和RuBP在ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase催化下反应，产生6个碳糖分子，其中有2个三碳物质PGA。
RuBP再次出现并保持能量状态。
与该蔗糖，麦芽糖和异麦芽糖不同，麦芽糖和异麦芽糖的反应是可逆的，它对同化物的沉积是动态的。
2、还原和生成高能糖：ATP和NADPH通过酶催化反应被利用，六碳糖被还原为磷酸六糖。
其具体反应式为：3、六糖的再生：在CALVIN循环的第三个阶段中，PEP（磷酸烯醇丙酮）产生，六糖被再生，并活化或弱化某些物质。
光合作用的机理解析
光合作用的机理解析光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程，是植物生存和地球生态平衡的重要组成部分。
其机理涉及能量的转化和物质的转移等方面，是一个复杂而又精细的化学反应过程。
下面本文将对光合作用的机理进行探究，以期对读者更好地了解和理解这一过程。
一、光合作用的化学反应式在解析光合作用的机理之前，我们先来看一下光合作用的化学反应式：6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2这是光合作用的总反应式，其中6CO2代表六氧化碳，6H2O 代表六水，C6H12O6代表葡萄糖，6O2代表氧气。
可以看出，光合作用是一种把光能转化为化学能的反应，它具有高度的能量利用效率和环境保护作用，是一种能源转化和碳循环的重要途径。
二、光合作用的机理1. 光能的吸收在光合作用中，光能被吸收并转化为化学能，这一过程是由叶绿素分子完成的。
叶绿素是一种天然的光合色素，具有吸收光能的特性，它能够吸收红外线和紫外线之间的可见光波段，特别是在蓝色和红色之间的范围内，这个范围正好是太阳光的主要成分。
当光线到达植物表面时，它会被叶绿素所吸收，并因此被注入能量。
通过吸收光能，叶绿素分子就进入了一个激发态，这时，叶绿素分子的电子被提升到一个更高的能量级别。
这些激发的电子被称为激发态电子。
2. 光的利用通过激发态电子，光合作用开始利用光能并将其转化为化学能，这一过程是由ATP合成酶和NADPH合成酶协同完成的。
ATP合成酶是一种催化酶，它能够将光能转化为化学能，使化学反应得以进行。
与之类似，NADPH合成酶也是一种催化酶，能够将光能转化为还原等效体（NADPH），这个过程需要通过光反应来完成。
在光反应中，激发态电子被传递给ATP合成酶和NADPH合成酶，进而促进了光合作用的进行。
在此过程中，氧气和水从水分子中被释放出来，成为副产物。
3. 二氧化碳的利用在光合作用中，二氧化碳被利用于合成葡萄糖和其他有机物质，这一过程是由酵素羧化酶促进的。
光合作用的基本机理和光反应路径
光合作用的基本机理和光反应路径光合作用是指植物在光的作用下将二氧化碳和水转化为有机物质并释放出氧气的生物化学过程。
这个过程是生命体系中最重要的气体交换过程之一。
光合作用由两个阶段组成，光反应和暗反应。
光反应是光合作用的第一个阶段，它发生在植物叶绿体中。
本文将介绍光合作用的基本机理和光反应路径。
1. 光合作用的基本机理光合作用的基本机理是植物叶绿体中的叶绿体色素分子吸收光子，使得电子从低能态跃迁到高能态。
这些高能态电子被传送到不同的叶绿体色素分子中，形成了一个电子传递链，最终到达NADPH 和 ATP 的生成。
这个机理可以用几乎所有绿色植物、红藻、褐藻、滨藻、甚至一些细菌中的光合色素所共享。
2. 光反应的路径2.1 光系统II（PS II）光系统 II 是由 P680 叶绿素分子组成的，这些叶绿素分子吸收能量光子，并将其转化为电能，从而使 P680 氧化和被电子释放。
这些电子被传输到质膜平台上的贡献器I（QA/I），由于其被取代，产生了电子亏损。
此外，当 P680 氧化时，它释放了两个质子和一个氧化的 P680+ 镁离子。
2.2 细胞色素 b6-f 复合物从 PS II 分子中释放的电子被转移到一个称为细胞色素 b6-f 复合物的光合色素分子。
这个过程是由一个多种酶组成的复杂机器完成的，其中包括 8 个铁-硫蛋白、两个铜浓度蛋白、一个调解复合物和两个补体复合物。
2.3 光系统I（PS I）电子继续通过细胞色素 b6-f 复合物移动，最终到达光系统 I。
这个系统由 P700 叶绿素分子和负责接受电子的铁硫蛋白 A1 和一些固氮酶样蛋白组成。
当光子到达系统时，电子在 P700 分子中跃迁，使其激发并发生离子化。
然后，这些电子被移动并添加到NADP+ 生成 NADPH。
3. 结论光合作用是一种非常复杂的生物过程，其中光反应是将光能转化为化学能的重要机制。
了解光反应的道路可以帮助我们更好地理解这个过程中庞大的蛋白质机器，以及光合作用与其他生命过程的关系。
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QA是单电子体传递体，每次反应只 接受一个电子生成半醌。它的电子 再传递至 QB ， QB 是双电子传递体， QB 可两次从 QA 接受电子以及从周围 介 质 中 接 受 2 个 H+ 而 还 原 成 氢 醌 (QH2 ) 。这样生成的氢醌可以与醌 库的PQ交换，生成PQH2。
•
能量转变 光能
贮能物质 量子 转变过程
电能
电子
活跃的化学能
ATP、NADPH2 光合磷酸化
稳定的化学能
碳水化合物等 碳同化 101－102 叶绿体基质
原初反应
电子传递
时间跨度(秒)10-15－10-9 10-10－10-4 100－101 反应部位
PSⅠ、PSⅡ颗粒 类囊体膜 类囊体
是否需光
需光
不一定，但受光促进
对提取的叶绿体色素浓溶液照光， 在与入射光垂直的方向上可观察到呈 暗红色的荧光。
离体色素溶液为什么易发荧光？
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。 色素发射荧光的能量与用于光合作 用的能量是相互竞争的，这就是叶绿 素荧光常常被认作光合作用无效指标 的依据。
二、光化学反应
(一)反应中心与光化学反应 1.反应中心 原初反应的光化学反应是在 光系统的反应中心进行的。 反应中心是发生原初反应的最小单位。 由反应中心色素分子、原初电子受体、次级电子受体 与供体等电子传递体，以及维持这些电子传递体的微 环境所必需的蛋白质等成分组成的。
反应中心中的原初 电子受体是指直接接 收反应中心色素分子 传来电子的电子传递 体 反应中心色素分子 是光化学反应中最先 向原初电子受体供给 电子的，因此反应中 心色素分子又称原初 电子供体。
3) 量子效率接近1
反应中心色素：少数特殊状
态的chl a分子，它具有光化学活性，
概念
是光能的“捕捉器”、“转换器”。
聚光色素（天线色素）：
没有光化学活性，只有收集光能的
作用，包括大部分 chla 和全部 chlb、 胡萝卜素、叶黄素。
光合单位
光合膜上能进行完整光反应的最小结构单位
一、光能的吸收与传递
3.色素分子间的能量传递
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
一 般 认 为 ， 色 素 分 子间激发能不是靠分 子间的碰撞传递的 ， 也不是靠分子间电荷 转移传递的 ，可能是 通过“激子传递”或 “共振传递 ”方式传 递。
(二)光合电子传递体的组成与功能
1.PSⅡ复合体 PSⅡ 的 生理 功 能 是 吸 收 光 能，进行光化学反应，产生 强的氧化剂，使水裂解释放 氧气，并把水中的电子传至 质体醌。 (1)PSⅡ复合体的组成与反 应中心中的电子传递 PSⅡ 是 含有 多 亚基 的 蛋 白 复合体。组成：聚光色素复 合体Ⅱ、中心天线、反应中 心、放氧复合体、细胞色素 和多种辅助因子。
“Z”方案特点：
图10 叶绿体中的电子传递模式
方框代表了蛋白复合物。LHCⅠ和LHCⅡ分别是PSⅠ和PSⅡ各自的 聚光色素复合体，M为含Mn的放氧复合体，实线箭头表示非环式 电子传递方向；虚线箭头表示环式或假环式电子传递分叉处。
(3) 水的氧化与PSⅡ电 子传递有关， NADP+ 的还 原与PSⅠ电子传递有关。 电子最终供体为水，水 氧化时，向PSⅡ传交4个 电子，使 2H2O 产生 1 个 O2 和 4个 H+。电子的最终受 体为NADP+。 (4)PQ 是双电子双 H+ 传 递体，它伴随电子传递， 把 H+ 从类囊体膜外带至 膜内，连同水分解产生 的 H+ 一起建立类囊体内 外的H+电化学势差。
PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
PSⅠ的原初反应： P700·A0 hυ P700*·Ａ0 P700＋·A0－ P680+·Pheo-
PSⅡ的原初反应： P680·Pheo hυ P680*·Pheo
在原初反应中，受光 激发的反应中心色素分 子发射出高能电子，完 成了光→电转变，随后 高能电子将沿着光合电 子传递链进一步传递。
(一) 激发态的形成 能量的最低状态─基态。 色素分子吸收了一个光子 后-----高能的激发态。
Chl（基态）+hυ
10－15s
Chl*
（ 激发态）
图8 叶绿素分子对光的吸收及能量的释放示意图 各能态之间因分子内振动和转动还表现出若干能级。
叶绿素分子受光激发后的能级变化
叶绿素： 红光区 : 被红光激 发，电子跃迁到 能量较低的第一 单线态 蓝光区 : 被蓝光激 发，电子跃迁到 第二单线态。 配对电子的自旋 方向：单线态； 三线态；第一单 图8 叶绿素分子对光的吸收及能量的释放示意图 虚 线 态 ； 第 二 单 线 线表示吸收光子后所产生的电子跃迁或发光， 态 实线表示能量的释放， 半箭头表示电子自旋方向
PSⅠ和PSⅡ的电子供体和受体组成
功能与特点 电子 次级 反应中心 色素分子 (吸收光能 最终 电子 原初电子 供体 供体 光化学反应) 供体 PSⅠ 还原NADP+ ， 实现PC到 NADP+的电 子传递 PSⅡ 使水裂解释 放氧气，并 把水中的电 子传至质体 醌。 水 PC P700 原初 电子 受体
原初电子供体 P+ 失去电子，有了“空穴”，成为“陷 阱” ，便可从次级电子供体 (D) 那里争夺电子；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更新反应式可写为：
D·〔P+·A－〕·A1
子在电子传递体中传递。
D+·〔P·A〕·A1－
PSII反应中心结构模式图
组成中心天线的CP47和 CP43是指分子量分别为47 000、43 000并与叶绿素结 合的聚光色素蛋白复合体， 它们围绕P680，比LHCⅡ更 快地把吸收的光能传至PSⅡ 反应中心，所以被称为中心 天线或“近侧天线”。
PSⅡ反应中心的核心部分是 分子量分别为 32 000 和 34 000 的 D1 和 D2 两条多肽。 D1 很容易受到 光化学破坏，会发生活性逆转。 反应中心的次级电子供体 Z、 中 心 色 素 P680 、 原 初 电 子 受 体 Pheo 、次级电子受体 QA 、 QB 等都 结合在D1和D2上。 其中与 D1 结合的质体醌定名 为 QB ，与 D2 结合的质体醌定名为 QA 。 Q 有 双 重 涵 义 ， 既 是 醌 (quinone) 的字首，又是荧光猝 灭剂(quencher)的字首。
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)。
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+。
不一定，但受光促进
不同层次和时间上的光合作用
第三节 原初反应
原初反应 是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。 它包括： 光物理－光能的吸收、传递 光化学－有电子得失 原初反应特点 1) 速度非常快，10－12s∽10－9s内完成；
2) 与温度无关，(77K，液氮温度)(2K，液氦温度)；
一、电子和质子的传递
（一）光合链
指定位在光合膜上的， 由多个电子传递体组成 的电子传递的总轨道。 希尔 (1960) 等人提出 并经后人修正与补充的 “Z”方案。
即电子传递是在两个光系统串联配合下完成的，电子 传递体按氧化还原电位高低排列，使电子传递链呈侧写 的“Z”形。
(1)电子传递链主要由光合 膜上的PSⅡ、Cyt b６/f、 PSⅠ三个复合体串联组成。 (2)电子传递有二处逆电势 梯 度 ， 即 P680 至 P680* ， P700 至 P700* ，逆电势梯度 的电子传递均由聚光色素 复合体吸收光能后推动， 而其余电子传递都是顺电 势梯度的。
ADP+Pi
光合作用的过程和能量转变
光合作用的实质是将光能转变成化学能。 根据能量转变的性质，将光合作用分为三个阶段: 1.原初反应:光能的吸收、传递和转换成电能； 2.电子传递和光合磷酸化:电能转变为活跃化学能; 3.碳同化:活跃的化学能转变为稳定的化学能。
表1 光合作用中各种能量转变情况
光合作用的过程
H 2O
光解 光能 吸收
色素分子
O2
2C3
酶
[H]
ATP
还
固
CO2
供能
多种酶 定 C5
原
（CH2O）
酶
酶
ADP+Pi
暗反应阶段
CO2的固定: CO2+C5 C3化合物还原：2 C3
6
光反应阶段
水的光解：H2O
光解
2[H]+1/2 O2
酶
酶
2C3
光合磷酸化：ADP+Pi＋能量
ATP
[H], 酶 （CH2O） ATP
这一过程在光合作用中不断反复地进行，从而推动电
(二)PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
高等植物的两个光系统有 各自的反应中心。 PSⅠ和PSⅡ P700、P680
红降现象和双光增益效应
PSⅠ和PSⅡ反应中心中的 原初电子供体很相似，都是 由两个叶绿素a分子组成的 二聚体，分别用P700、P680 来表示。 这 里 P 代 表 色 素 ， 700 、 680则代表P氧化时其吸收光 谱中变化最大的波长位置是 近700nm或680nm处。