淺析不同波長的光對植物光合作用的影響

1、<p>　　淺析不同波長的光對植物光合作用的影響</p><p>　　植物中葉綠體主要激素是葉綠素和類胡蘿卜素，分別主要吸收紅光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū)進(jìn)行光合作用。具體光合作用過程及其原理：對于綠色植物來說，在陽光充足的白天，它們將利用陽光的能量來進(jìn)行光合作用，以獲得生長發(fā)育必需的養(yǎng)分。 葉綠體在陽光的作用下，把經(jīng)由氣孔進(jìn)入葉子內(nèi)部的二氧化碳和由根部吸收的水轉(zhuǎn)變成為葡萄糖，同時(shí)釋放氧氣。 光合作用可分為光反應(yīng)和暗

2、反應(yīng)： </p><p><b>　　（一）光反應(yīng) </b></p><p>　　條件：光，色素，光反應(yīng)酶 </p><p>　　場所：囊狀結(jié)構(gòu)薄膜上 </p><p>　　影響因素：光強(qiáng)度，水分供給 </p><p>　　葉綠素a，b的吸收峰過程：葉綠體膜上的兩套光合作用系統(tǒng)：光合作用系統(tǒng)一和光

3、合作用系統(tǒng)二，在光照的情況下，分別吸收680nm和700nm波長的光子，作為能量，將從水分子光解光程中得到電子不斷傳遞， 最后傳遞給輔酶NADP。而水光解所得的氫離子則因?yàn)轫槤舛炔钔ㄟ^類囊體膜上的蛋白質(zhì)復(fù)合體從類囊體內(nèi)向外移動(dòng)到基質(zhì)，勢能降低，其間的勢能用于合成ATP，以供暗反應(yīng)所用。而此時(shí)勢能已降低的氫離子則被氫載體NADP帶走。一分子NADP可攜帶兩個(gè)氫離子。這個(gè)NADPH+H離子則在暗反應(yīng)里面充當(dāng)還原劑的作用。 </p>

4、;<p>　?。ǘ┌捣磻?yīng)（碳反應(yīng)） </p><p>　　條件：無光也可，暗反應(yīng)酶 </p><p><b>　　場所：葉綠體基質(zhì) </b></p><p>　　影響因素：溫度，二氧化碳濃度 </p><p>　　過程：不同的植物，暗反應(yīng)的過程不一樣，而且葉片的解剖結(jié)構(gòu)也不相同。這是植物對環(huán)境的適應(yīng)的結(jié)果

5、。暗反應(yīng)可分為C3、C4和CAM三種類型。 </p><p>　　（三）光暗反映的有關(guān)化學(xué)方程式 </p><p>　　H20→2H+ 1/2O2（水的光解） </p><p>　　NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（遞氫） </p><p>　　ADP+Pi→ATP （遞能） </p><p>　　CO

6、2+C5化合物→C3化合物（二氧化碳的固定） </p><p>　　C3化合物→（CH2O）+ C5化合物（有機(jī)物的生成或稱為C3的還原） </p><p>　　ATP→ADP+PI（耗能） </p><p>　　能量轉(zhuǎn)化過程：光能→不穩(wěn)定的化學(xué)能（能量儲(chǔ)存在ATP的高能磷酸鍵）→穩(wěn)定的化學(xué)能（糖類即淀粉的合成） </p><p>　　（一）

7、光合色素和電子傳遞鏈組分 </p><p>　　1.光合色素。類囊體中含兩類色素：葉綠素和橙黃色的類胡蘿卜素，通常葉綠素和類胡蘿卜素的比例約為3∶1，chla與chlb也約為3：l。 </p><p>　　2.集光復(fù)合體（light harvesting complex）。由大約200個(gè)葉綠素分子和一些肽鏈構(gòu)成。大部分色素分子起捕獲光能的作用，并將光能以誘導(dǎo)共振方式傳遞到反應(yīng)中心色素。 &

8、lt;/p><p>　　3.光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）。吸收高峰為波長680nm處，又稱P680。至少包括12條多肽鏈。位于基粒于基質(zhì)非接觸區(qū)域的類囊體膜上。包括一個(gè)集光復(fù)合體（light-hawesting comnplex Ⅱ，LHC Ⅱ）、一個(gè)反應(yīng)中心和一個(gè)含錳原子的放氧的復(fù)合體（oxygen evolving complex）。 </p><p>　　4.細(xì)胞色素b6/f復(fù)合體（cyt b6/

9、f complex） ?？赡芤远垠w形成存在，每個(gè)單體含有四個(gè)不同的亞基。細(xì)胞色素b6（b563）、細(xì)胞色素f、鐵硫蛋白以及亞基Ⅳ。 </p><p>　　5.光系統(tǒng)Ⅰ（PSI）。能被波長700nm的光激發(fā)，又稱P700。包含多條肽鏈，位于基粒與基質(zhì)接觸區(qū)和基質(zhì)類囊體膜中。由集光復(fù)合體Ⅰ和作用中心構(gòu)成。 </p><p>　?。ǘ┕夥磻?yīng)與電子傳遞 </p><p>

10、;　　P680接受能量后，由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)（P680*），然后將電子傳遞給去鎂葉綠素（原初電子受體），P680*帶正電荷，從原初電子供體Z（反應(yīng)中心D1蛋白上的一個(gè)酪氨酸側(cè)鏈）得到電子而還原；Z+再從放氧復(fù)合體上獲取電子；氧化態(tài)的放氧復(fù)合體從水中獲取電子，使水光解。 </p><p>　　2H2O→O2 + 4H+ + 4e- </p><p>　　在另一個(gè)方向上去鎂葉綠素將電子傳給D2上

11、結(jié)合的QA，QA又迅速將電子傳給D1上的QB，還原型的質(zhì)體醌從光系統(tǒng)Ⅱ復(fù)合體上游離下來，另一個(gè)氧化態(tài)的質(zhì)體醌占據(jù)其位置形成新的QB。質(zhì)體醌將電子傳給細(xì)胞色素b6/f復(fù)合體，同時(shí)將質(zhì)子由基質(zhì)轉(zhuǎn)移到類囊體腔。電子接著傳遞給位于類囊體腔一側(cè)的含銅蛋白質(zhì)體藍(lán)素（plastocyanin， PC）中的Cu2+，再將電子傳遞到光系統(tǒng)Ⅱ。 P700被光能激發(fā)后釋放出來的高能電子沿著A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次傳遞，由類囊體腔一側(cè)傳向類囊體基

12、質(zhì)一側(cè)的鐵氧還蛋白（ferredoxin，F(xiàn)D）。最后在鐵氧還蛋白-NADP還原酶的作用下，將電子傳給NADP+，形成NADPH。失去電子的P700從PC處獲取電子而還原 以上電子呈Z形傳遞的過程稱為非循環(huán)式光合磷酸化，當(dāng)植物在缺乏NADP+時(shí)，電子在光系統(tǒng)內(nèi)Ⅰ流動(dòng)，只合成ATP，不產(chǎn)生NADPH，稱為循環(huán)式光合磷酸化。 </p><p><b>　?。ㄈ┕夂狭姿峄?</b></p&

13、gt;<p>　　一對電子從P680經(jīng)P700傳至NADP+，在類囊體腔中增加4個(gè)H+，2個(gè)來源于H2O光解，2個(gè)由PQ從基質(zhì)轉(zhuǎn)移而來，在基質(zhì)外一個(gè)H+又被用于還原NADP+，所以類囊體腔內(nèi)有較高的H+（pH≈5，基質(zhì)pH≈8），形成質(zhì)子動(dòng)力勢，H+經(jīng)ATP合酶，滲入基質(zhì)、推動(dòng)ADP和Pi結(jié)合形成ATP。 ATP合酶，即CF1-F0偶聯(lián)因子，結(jié)構(gòu)類似于線粒體ATP合酶。CF1同樣由5種亞基組成α3β3γδε的結(jié)構(gòu)。CF0嵌

14、在膜中，由4種亞基構(gòu)成，是質(zhì)子通過類囊體膜的通道。 </p><p><b>　　（四）暗反應(yīng) </b></p><p>　　C3途徑：亦稱卡爾文 （Calvin）循環(huán)。CO2受體為RuBP，最初產(chǎn)物為3-磷酸甘油酸（PGA）。 </p><p>　　C4途徑：亦稱哈奇-斯萊克（Hatch-Slack）途徑，CO2受體為PEP，最初產(chǎn)物為草酰乙

15、酸（OAA）。 景天科酸代謝途徑（CAM途徑）：夜間固定CO2產(chǎn)生有機(jī)酸，白天有機(jī)酸脫羧釋放CO2，進(jìn)行CO2固定。 </p><p>　　適合植物生長的波長范圍為 400―700nm，又稱PAR而在7%的紫外線中又可分為三級(jí)不同之波長（均對植物有不同之作用） </p><p>　　C 級(jí)紫外線（200-280）占3% ― 對大多數(shù) 植物都有害 </p><p>　

16、　B 級(jí)紫外線（280-320）占 9% ― 對大多數(shù) 植物都有害 </p><p>　　A 級(jí)紫外線（320-380）占 88% ― 對植物有益，使葉片加厚具有殺菌作用。 </p><p>　　第1波段的輻射光： </p><p>　　是含有大量能量的紫外線，但部份的紫外線都被臭氧層所吸收。紫外線-b（波長280―320nm）及紫外線-a（波長320―380nm）

17、，這兩種波段的紫外線有其不同的作用。（對植物的花產(chǎn)生著色的作用） </p><p>　　第2波段的輻射光： </p><p>　　是可見光（波長400―700nm），相當(dāng)于藍(lán)光、綠光、黃光及紅光，又稱為PAR.是植物用來進(jìn)行光合作用的最重要可見光部份。藍(lán)光與紅光是在PAR光譜帶中最重要的部分，因?yàn)橹参镏械暮它S素能有效地吸收此一部分的光線，而綠光則不容易被吸收。 </p>&l

18、t;p>　　第3波段的輻射光： </p><p>　　是紅外線，又可分為近紅外線和遠(yuǎn)紅外線：近紅外線（波長780―3，000nm）的光基本上對植物是沒有用的，它只會(huì)產(chǎn)生熱能；遠(yuǎn)紅外線（波長3000―50，000nm），這一部分的輻射線并不是直接從太陽光而來的。它是一種帶有熱能分子所產(chǎn)生的輻射線，一到晚上就很容易散失掉。 </p><p>　　光合作用路徑的相異也與顏色不相關(guān)。光能量由