chapter 3 Photosynthesis in Plant

1. chapter 3 Photosynthesis in Plant

2. Section 1 Concept and significance of photosynthesis 1.1 Concept of hotosynthesis 

3. 1.2 Significance of photosynthesis 1)光合作用是把无机物变为有机物的重要途径。 2)光合作用是一个巨大的能量转换过程。 3) 光合作用能维持大气中O2和CO2的相对平衡。

4. Section 2 Chloroplast and its pigments

5. 2.1.1 Structure and function of chloroplast 高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形,直径约3～6μ,厚约2～3μ。 2.1 Structure, component and development of chloroplast

6. Chloroplast: structure and function

10. 类囊体膜

11. 2.2 光合色素及其性质

12. 2.2.1 Chemical characteristics of chloroplast pigments • 1)Chlorophylls不溶于水，溶于有机溶剂（乙醇、丙酮、石油醚），干叶必须用含水的有机溶剂抽提。

16. 叶绿素的生理功能 1、吸收和传递光能 2、特殊状态的叶绿素A能将光能转化为电能

17. 2)Carotenoids • 类胡萝卜素都不溶于水,而溶于有机溶剂。胡萝卜素呈橙黄色,叶黄素呈鲜黄色。四萜化合物--共轭双键体系--吸收和传递光能。保护多于的光伤害叶绿素的功能

20. 2.2.2 Optical characteristics of chloroplast pigments • E=Lhv=Lhc/λ • E为每mol光子的能量 • L是阿伏伽德罗常数 • h为普朗克常数 • v是辐射频率 • c是光速 • λ是波长

21. 1) Absorption spectrum • Chl吸收光谱, 红光区(640-660 nm),蓝紫光区(410-470nm)。在红光区Chla的吸收峰波长长于Chlb的吸收峰波长,在蓝紫光区Chla的吸收峰波长短于叶绿素b的吸收峰波长。

23. 类胡萝卜素的吸收光谱是蓝紫光部分。

24. 2)Fluorecence and phosphorecence。 • 叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在反射光下呈红色(叶绿素a为血红色,叶绿素b为棕红色)的现象称为荧光现象。荧光的寿命很短,约为10-9s。光照停止,荧光也随之消失。在进行光合作用的叶片很少发出荧光。 • 叶绿素还会发出红色磷光,磷光的寿命为10-2～103秒,强度仅为荧光的1%。

26. 2.3 Relations between Chl biosynthesis and environments 2.3.1 Chl biosynthesis

28. 2.3.2 Environmental conditions influencing Chl biosynthesis • 1) Light • 原叶绿素酸酯→叶绿素酸酯,叶绿体发育。缺光黄化。例外--柑桔种子及莲子的胚芽。   • 2)Temperature • 3)Mineral nutritions • 缺N、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu时出现缺绿病。  • 4)O2 • 缺O2时引起Mg2+原卟啉Ⅸ及(或)Mg2+原卟啉甲酯积累,而不能合成叶绿素。  • 5)、H2O • 缺水时,Chl形成受阻,易受破坏。

29. Section 3 Mechanism of photosynthesis

31. ①原初反应;②电子传递和光合磷酸化;③碳同化。①原初反应;②电子传递和光合磷酸化;③碳同化。

33. 3.1 Primary reaction -光能转化为电能 • 原初反应包括光能的吸收,传递和光化学反应

34. 3.1.1 Absorption of light energy • light-harvesting pigment(集光色素)或antenna pigment（天线色素）--只起吸收和传递光能,不进行光化学反应的光合色素，Chlb,carotenoids, Cha。 • reaction centre pigment (反应中心色素）又名trap（陷井) --吸收光或由集光色素传递而来的激发能后,生发光化学反应引起电荷分离的光合色素，Cha (a few)。 P680、P700

35. 反应中心：反应中心色素(P，pigment), 、原初电子供体(D,Donor)、原初电子受体组成(A,accepter)

36. 3.1.3 Photochemical reaction  光化学反应是指反应中心色素分子受光激发引起的氧化还原反应。

37. 3.2 Photosynthetic electron transport and photophosphorylation 电能变为活跃的化学能（ATP和NADPH）。

38. 3.2.1 两个光系统 • 1) PhotosystemⅠ (PSI, 光系统Ⅰ)。 • 在类囊体垛叠和非垛叠区都有分布。PSI的作用中心色素是P700;原初电子供体 PC; 原初电子受体A0;

39. 类囊体膜

41. 2) PhotosystemⅡ (PSⅡ，光系统Ⅱ)。 • 在类囊体膜的垛叠部分。 • PSⅡ的作用中心色素是P680。 • 原初电子受体Ph, 原初电子供体YZ

43. 3.2.2 Photosynthetic electron transport (光合电子传递)

44. 3.2.2.1 Photosynthetic chain (光合链) • 光合链是类囊体膜上由两个光系统(PSⅠ和PSⅡ)和若干电子传递体,按一定的氧化还原电位依次排列而成的体系。

47. 3.2.2.2 Main complexes consisting of photosynthetic chain • PSⅡ及其集光色素复合体(LHCⅡ), • PSI及其集光色素复合体(LHCI), • 细胞色素复合体(含Cytf、Cytb6和Fe-S蛋白), • 偶联因子复合体(又名ATP合成酶)。

48. PQ(plastoquinones，质体醌或质醌), 担负着传递氢(H+和e-)的任务。 • PQ穿梭在光合电子传递过程中PQ使间质中H+不断转入类囊体腔,导致间质pH上升,形成跨膜的质子梯度。 • PC(plastocyanin，质蓝素或质体菁),含铜蛋白质,PSI的原初电子供体。 • Fd(Ferredoxin,铁氧还蛋白),把电子传给FNR后还原NADP为NADPH,或把电子传给Cytb6，进行环式光合电子传递。

49. 3.2.2.3 Photosynthetic electron transport pathways。 • 1)非环式光合电子传递和非环式光合磷酸化。 涉及两个光系统。产生O2, NADPH和ATP，占总电子传递的70%以上。 • 2) 环式光合电子传递和环式光合磷酸化。只涉及PSI，能产生ATP, ATP的补充形式。占总电子传递的30%左右。