光合作用过程的能量转变[上学期]

课件22张PPT。深圳市龙华中学生物课件组制作高中生物多媒体课件植物生理学植物的光合作用第三节 植物的光合作用光合作用过程的能量转变 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(表1)：1.光能的吸收、传递和转换成电能，主要由原初反应完成；2.电能转变为活跃化学能，由电子传递和光合磷酸化完成；3.活跃的化学能转变为稳定的化学能，由碳同化完成。 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。包括：原初反应原初反应的特点
速度非常快，可在皮秒(ps，10－12s)与纳秒(ns，10－9s)内完成；
与温度无关，可在－196℃(77K，液氮温度)或－271℃(2K，液氦温度)下进行；
量子效率接近1 由于速度快，散失的能量少，所以其量子效率接近1 。光化学反应－有电子得失光物理反应－光能的吸收、传递一、光能的吸收与传递 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。 少数特殊状态的chla分子，它具有光化学活性，是光能的“捕捉器”、“转换器”。反应中心色素:聚光色素(天线色素):叶绿体的色素叶绿体色素吸收和传递光能吸收和传递光能
将光能转变成电能少数特殊状态的叶绿素a全部类胡萝卜素全部叶绿素b大多数叶绿素a一、光能的吸收与传递(一) 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。 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(二)激发态的命运 激发态是不稳定的状态，经过一定时间后，就会发生能量的转变，转变的方式有以下几种1.放热2.发射荧光与磷光3.色素分子间的能量传递4.光化学反应激发态的叶绿素分子在能级降低时以热的形式释放能量激发态的叶绿素分子回至基态时，以光子形式释放能量激发态的色素分子把激发的电子传递给受体分子 能量在集光色素中的传递是单纯的物理现象不涉及参与任何化学变化。 通过上述色素分子间的能量传递，聚光色素吸收的光能会很快到达并激发反应中心色素分子，启动光化学反应。 反应中心是发生原初反应的最小单位，它是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。 二、光化学反应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。(一)反应中心与光化学反应1.反应中心PSⅠ和PSⅡ的光化学反应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。 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。电子传递和光合磷酸化原初反应的结果: 使光系统的反应中心发生电荷分离，产生的高能电子推动着光合膜上的电子传递。 电子传递的结果: 一方面引起水的裂解放氧以及NADP+的还原另一方面建立了跨膜的质子动力势，启动了光合磷酸化，形成ATP。 这样就把电能转化为活跃的化学能，储存在ATP和NADPH中。结束放映再见熊国强个人专辑http://afeng.swjx.cn/bbs/AdvGet.asp?UserID=7313.色素分子间的能量传递 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”方式传递的。 通常是指非金属晶体中由电子激发的量子，它能转移能量但不能转移电荷。 激子：激子传递 在由相同分子组成的聚光色素系统中，其中一个色素分子受光激发后，高能电子在返回原来轨道时也会发出激子，此激子能使相邻色素分子激发，即把激发能传递给了相邻色素分子，激发的电子可以相同的方式再发出激子，并被另一色素分子吸收。 这种在相同分子内依靠激子传递来转移能量的方式称为激子传递。共振传递共振传递示意图 这种依靠电子振动在分子间传递能量的方式就称为“共振传递”。 在色素系统中，一个色素分子吸收光能被激发后，其中高能电子的振动会引起附近另一个分子中某个电子的振动(共振)，当第二个分子电子振动被诱导起来，就发生了电子激发能量的传递，第一个分子中原来被激发的电子便停止振动，而第二个分子中被诱导的电子则变为激发态，第二个分子又能以同样的方式激发第三个、第四个分子。水的氧化与放氧CO２+2H２O* 光 叶绿体 (CH２O)+ O2*+ H２O放氧复合体又称锰聚合体，在PSⅡ靠近类囊体腔的一侧，参与水的裂解和氧的释放。
水的氧化反应是生物界中植物光合作用特有的反应，也是光合作用中最重要的反应之一。每释放1个O２需要从2个H2O中移去 4 个 e-，同时形成 4 个 H＋。 光合膜上的电子与质子传递概况红线表示电子传递，黑线表示质子传递，蓝线质子越膜运输电子最终供体为水，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+。 光合磷酸化 1954年阿农等人用菠菜叶绿体，弗伦克尔用紫色细菌的载色体相继观察到，光下向叶绿体或载色体体系中加入ADP与Pi则有ATP产生。
从此，人们把光下在叶绿体(或载色体)中发生的由ADP与Pi合成ATP的反应称为光合磷酸化。每放1个O2传递2对电子，能形成3个ATP光系统‖的反应中心 配对叶绿素 去镁叶绿素 去镁叶绿素副叶绿素 副叶绿素 胡萝卜素