光合作用中光能被植物色素吸收及光化学反应的机制

光合作用过程中二氧化碳被水中的氫所还原,这一过程需要色素所吸收的光能的参加,因此光合作用成为生物学中特殊問題之一。关于光合作用中光能如何被植物色素所吸收及进一步发生什么光化学反应,是光合作用研究中的中心问题之一。近年来由于光譜技术的进展,对于叶綠素在溶液中的光化学及光譜性貭的研究已比較深入,但在叶緣体及整体內的情况研究得很少,而事实上三者的差异很大,这样对于了解光合作用机制的本貭来說是有一定阻碍的。关于光反应中光物理及光化学方面的研究有大量     

光合磷酸化的研究 Ⅳ.Mehler反应与光合磷酸化

我們同时測定了小麦离体叶綠体的Mehler反应与光合磷酸化作用,結果指出: 1.光合磷酸化輔助因素Vit.K及FMN促进Mehler反应,PMS无影响。2.离体叶綠体不加輔助因素或加入Vit.K或FMN的情况下,ATP与CH_3CHO的形成量有一定的数量关系。由此算出的P/O值約为同时測定的K_3Fe(CN)_6系統的P/O值的二倍。在偶联得完全的制剂中,P/O值达2。3.无論对电子传递还是磷酸化作用,pH、解联剂(NH_4~ )及叶綠体保存时間对Vit.K及K_3Fe(CN)_6系統的影响均有一致的趋势。4.在有氧条件下,P/O值与輔助因素的浓度无关。本文結果指出了Mehler反应与FMN或Vit.K导致的光合磷酸化实际上发生在同一个过程中,这样就进一步肯定了Vit.K与FMN导致的光合磷酸化都是属于非循环方式。对它們在生理上的可能作用也作了簡短的討論。     

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光合作用研究取得新突破光合作用的研究取得了突破性进展,使科学家对这个神奇的过程有了进一步的认识。借助量子化学,马普化学能量转化研究所(MPI CEC)的科学家对释氧复合体(OEC)提出了独特的见解。释氧复合体(OEC)可以利用阳光     

光合磷酸化的研究 Ⅶ.关于光下积聚高能中间产物性质的探讨

当叶綠体在強光下預照光数秒钟后,其中有高能物貭积聚,它可在暗中使ADP和Pi轉化成ATP。这个現象,在前文已有初步报导,現在更作了进一步的研究,所得結果如下: (1)肯定这光下积聚的高能物貭不是旁杂反应的产物或ATP—Pi交換反应的产物,而是与光合磷酸化中間步驟有关的。有些实驗表明,与此积聚高能物貭有关的中間步驟处于磷酸化部分并且位于PMS促进的光合磷酸化的速度限制反应之前。(2)比較了一些条件对高能物貭的积聚与轉化及对进行光合磷酸化的影响,看到高能物貭的积聚与轉化同光合磷酸化有密切的关系,諸如光強的影响、有光合磷酸化进行时高能物貭的积聚情况、对輔助因子或氫受体的要求等实驗結果,都符合于表明光下所积聚的高能物貭是光合磷酸化的中間产物。但是,也有不少迹象显示出来,这光下积聚的高能物貭有許多行为不能簡单地把它当作光合磷酸化过程中的中間产物来解释,例如,它的积聚速度与轉化速度比光合磷酸化过程要慢好多倍,并且低温显著地不利于光下积聚中間产物轉化成ATP(这現象在光合磷酸化过程中是沒有的)等。(3)光下积聚中間产物量最高时可达叶綠素含量的1/10;甚至更多些。初步研究此中間产物的性貭,說明它很可能是一个脂溶性物貭,并且易受紫外光破坏。(4)文中对此中間产物积聚与轉化速度較光合磷酸化过程为慢的現象分析了它可能的原因,并且将此中間产物与叶綠醌的一些性貭的类似之处作了討論。     

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<正>光合作用研究取得新突破光合作用的研究取得了突破性进展,使科学家对这个神奇的过程有了进一步的认识。借助量子化学,马普化学能量转化研究所(MPI CEC)的科学家对释氧复合体(OEC)提出了独特的见解。释氧复合体(OEC)可以利用阳光     

大连市6种园林树种的光合固碳释氧特性

以大连市园林6种常用园林树种为研究材料,利用LI-6400便携式光合测定仪测定树木的光合生理生态指标,对6种树种的光合固碳释氧能力、光响应参数以及光合速率影响因子进行分析。结果表明:在不同季节同种植物的单位叶面积固碳释氧能力表现为夏季最强。日均单位叶面积固碳释氧能力由强到弱为龙爪槐(Sophora japonica var.pendula)合欢(Albizia julibrissin)光叶榉(Zelkova serrata)槲树(Quercus dentata)悬铃木(Platanus acerifolia)枫杨(Pterocarya stenoptera);日均单株固碳释氧能力由强到弱为悬铃木槲树合欢光叶榉枫杨龙爪槐。气孔导度、蒸腾速率、光合有效辐射和大气CO2浓度是影响光合速率的主要因子。悬铃木、合欢对环境的适应能力较强。根据树种的固碳释氧能力及生理特性,建议在大连地区进行绿化时优选悬铃木、合欢,槲树、龙爪槐也可作为高固碳树种推广。     

缺磷对甘薯离体叶细胞光合作用和光呼吸的影响(简报)

甘薯苗经缺磷处理后,其叶细胞生长受到抑制,离体对细胞的光合作用降低,光呼吸作用也略微降低,光呼吸速率/光合速率的比值提高。     

蓝藻中天然蓝色基团快速提取方法

蓝藻是一种原核生物,可以进行释氧光合作用,并利用藻胆体作为光合作用的捕光天线复合体。藻蓝蛋白是一种组成藻胆体的色素蛋白,在冰淇淋等食品中被用作天然蓝色着色剂。藻蓝素(Phycocyanobilin,PCB)是蓝藻中的一种天然蓝色发色基团。PCB有望被用作食品着色剂和具有抗炎、抗氧化作用的药物。PCB作为光开关的发色基团,在合成生物学中控制生物功能。PCB与藻蓝蛋白共价结合,藻蓝蛋白是光合天线蛋白的一种成分,其提取需要专业技术、耗时的程序和/或昂贵的试剂。     

光合磷酸化的研究 Ⅱ.光合磷酸化的“光强效应”及中间产物

(1)在不同光强度下研究叶綠体的光合磷酸化作用和希尔反应,发现当光弱到一定程度后,光合磷酸化的效率,不论是“循环”或是“偶联”的都显著降低,而同时测定的希尔反应的效率则不变。因此,这个“光强效应”为光合磷酸化所特有,显然不是发生在“电子传递系统”或氧化还原部分。(2)在作用液中加入非放射性的ATP或预先照光形成一些AT~32P,再进行实验,这个“光强效应”仍同样出现,证明这个效应不是由于最终产物(ATP)的分解,亦不是由于应用放射性~(32)P测定方法所造成的假象。(3)这个“光强效应”在光强增加到一定程度以上时,即逐渐消失;在较低的温度下则减轻;在闪光条件下则比在连续光下更加显著。这些结果指出,“光强效应”是由于中间产物的破坏或转向其他代谢途径。此作用是一个暗反应,可能是酶促的。酶量少,容易达到饱和,弱光下中间产物少,被它作用的比重就大,强光下中间产物多,被它作用的比重就小,所以“光强效应”只在弱光下显著。(4) 叶綠体加Mg~( )及PMS照以饱和强光,然后立即(<0.1秒)在暗中加入Pi及ADP,仍有很多ATP形成,但如在暗中过5秒钟后再加Pi及ADP,则几乎完全没有ATP形成。这指出叶綠体照光后产生能与Pi结合的中间产物(Z~*),其饱和量约为20—40mμmole/μmole叶綠素。它在室温(20—25度)迅速破坏或转向其他代谢途径,5秒后已不存在,在低温(5度)则可维持数秒。(5) 同样制剂加Pi再照光,然后暗5秒再加ADP,则ATP的产量,比立即加ADP者只减少一半。指出上述的中间产物(Z~*)与Pi结合后形成第二个中间产物(Z～P)在叶綠体内比较稳定。“光强效应”可能主要是Z~*或以前的中间产物被破坏或转向其他用途所引起。     

拟南芥连体和离体叶片光合作用的光响应

测定出 2 5 0 μmol·m-2 ·s-1光强下培养的整株拟南芥连体叶片的光合作用在光强为 80 0 μmol·m-2 ·s-1左右达到光饱和 ,其离体叶片光合作用对光强响应的结果与此类似。自然条件下生长的珊瑚树连体与离体叶片光合作用均在光强约为 10 0 0 μmol·m-2 ·s-1下达到饱和 ,这验证所测得的拟南芥连体和离体叶片光合作用光响应的结果是正确的     

从光合作用特性看铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的竞争优势

通过测定净光合放氧速率,研究了温度、光照和pH对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和玫瑰拟衣藻(Chloromonas rosae)光合作用的影响。两种藻的光合放氧速率都随着温度的升高而加快,在10~35℃范围内,铜绿微囊藻净光合放氧速率随温度升高而直线上升,其最适温度高于35℃,而当温度高于30℃后玫瑰拟衣藻的净光合放氧速率迅速下降;两种微藻的光合放氧速率-光强变化曲线有所不同,铜绿微囊藻光饱和点在500μmol·m^-2·s^-1附近,光强达到900μmol·m^-2·s^-1时仍无光抑制现象发生,玫瑰拟衣藻光饱和点在630μmol·m^-2·s^-1附近,当光强进一步升高,光合放氧速率开始下降;铜绿微囊藻最适pH值是10.0,在pH值6.5~11.5范围内,光合放氧都很活跃,变化幅度不大,玫瑰拟衣藻最适pH值7.0,偏酸或偏碱光合放氧都迅速地下降,pH高于10.0出现了负值。比较两种藻的光合作用特性,铜绿微囊藻光合作用具有3个特点:(1)适应温度范围宽,对高温具有良好的适应性,并且光合作用随温度的升高显著提高;(2)光饱和点低,光合作用活性高,能在弱光环境中高效地进行光合作用,并且抗强光伤害;(3)对pH变化具有超强的适应能力,在中性和碱性环境中,都能进行活跃的光合作用。铜绿微囊藻在光能利用、温度和pH适应性方面的特点,可以使其快速生长繁殖,积累大量的生物量,在与其它藻类的竞争中占据显著的优势。     

光合产物水平与光合机构运转关系的探讨

在作了增加或减少光合产物含量的处理之后测定了菠菜叶片的净光合作用速率及其离体叶绿体的希尔反应、光合磷酸化与碳固定活力和叶片的蔗糖、淀粉含量。 光合产物的短期(6小时)积累对叶片的净光合作用速率和离体叶绿体的 CO_2固定没有明显影响。但是,处理叶片离体叶绿体的光合磷酸化活力往往稍低于对照。光合产物的较长期(3～5天)积累引起叶片净光合作用速率、离休叶绿体的希尔反应、光合磷酸化和碳固定活力的明显下降,而处理叶片的呼吸速率比对照增加二倍多。由遮阴而引起光合产物亏缺后,叶片净光合作用速率和离体叶绿体希尔反应、光合磷酸化活力也下降。在遮阴时将离体叶片的叶柄插在0.1M的蔗糖溶液中,其后来的净光合作用速率比叶柄插在水中的对照提高20％之多。 叶片光合产物含量与净光合作用速率之间的关系,可以用一条钟罩形的曲线来表示。当光合产物含量远低于或高于一个最适值时,光合产物水平与净光合速率之间分别有正相关或负相关;而当光合产物含量处于这个最适值附近的一定范围内时,似乎没有仟么明显的相关。这种曲线可以解释其他作者获得的许多相互矛盾的结果。     

叶绿素的研究 Ⅰ.叶绿素和类胡萝卜素的水平纸层析

进行了叶綠素和类胡蘿卜素的水平纸层析法的研究。以苯-石油醚(1∶1)和苯-石油醚-丙酮(1∶5∶0.5)两个系统分别作单向平行展开,能将小麦叶綠体色素分离成10个斑点。经鉴定其中包括:叶綠素a、叶綠     

噬藻体光合作用基因研究

感染原绿球藻和聚球藻的噬藻体基因组中普遍存在与psbA、psbD和hli等同源的基因,这些基因编码的蛋白参与光合作用,是光合成反应中心II(photosystem II,PSII)的重要组成成分,在噬藻体感染蓝藻过程中可能发挥着重要的作用。一些假说认为这些基因可能来自于宿主并发生共进化。因此,光合作用基因的功能、起源与演变及基因多样性分布引起了人们的关注。     

光合作用氧释放机理研究进展

植物在光合作用过程中不仅为同化CO2提供能量和还原力,同时裂解水放出氧气。放氧反应主要由光系统Ⅱ(PSⅡ)氧化侧的4个锰原子组成的锰簇催化完成的。因此,锰簇在光合放氧过程中起看至关重要的作用。文章概述了对锰簇及其微环境的结构和功能的研究进展。     

利用幻灯配合教学的一些作法

在光合作用教学中,在做好演示实验的同时,围绕光合作用为什么需光、需二氧化碳、制造淀粉放出氧气等问题,用幻灯配合教学、效果较好。我的做法是: (一)边讲、边演示边放幻灯片,以加深理解。课堂上,做光合作用需光的实验时,由于遮光处理叶片面积小,后排学生往往不易看清楚。为此,在演示实验完毕后立即在幻灯屏幕上映出“天竺葵叶的复合幻灯片(Ⅰ遮光处理的叶;Ⅱ经酒精处理的叶;Ⅲ遇碘后遮光与见光部分颜色变化情况的叶),由于叶的形象扩大,实验过程的结果清楚地展现在学生的眼前,使学生的印象深刻。 (二)运用画面由浅入深地进行分析。在做光合作用需二氧化碳的实验时,我针对初一     

铅胁迫对玉米幼苗叶片光系统功能及光合作用的影响

通过同时测定玉米叶片的叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和对820 nm光的吸收、分析叶片的气体交换过程以及叶绿体活性氧清除关键酶的活性,研究了不同浓度的铅(Pb)胁迫对玉米光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)的光化学活性和光合作用的影响,并分析了Pb胁迫下两个光系统的相互关系.结果表明:铅胁迫显著抑制了玉米地上部分和地下部分的生长、降低了叶片光合色素含量、并通过非气孔因素限制了光合作用、导致过剩激发能的增加;铅胁迫显著抑制了超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性、伤害了PSII反应中心、PSII的受体侧和供体侧(放氧复合体)以及PSI光化学活性.     

从光合作用特性看铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的竞争优势

通过测定净光合放氧速率,研究了温度、光照和pH对铜绿微囊藻(M icrocystis aeruginosa)和玫瑰拟衣藻(Chlorom onas rosae)光合作用的影响。两种藻的光合放氧速率都随着温度的升高而加快,在10~35℃范围内,铜绿微囊藻净光合放氧速率随温度升高而直线上升,其最适温度高于35℃,而当温度高于30℃后玫瑰拟衣藻的净光合放氧速率迅速下降;两种微藻的光合放氧速率-光强变化曲线有所不同,铜绿微囊藻光饱和点在500μmol.m-2.s-1附近,光强达到900μmol.m-2.s-1时仍无光抑制现象发生,玫瑰拟衣藻光饱和点在630μmol.m-2.s-1附近,当光强进一步升高,光合放氧速率开始下降;铜绿微囊藻最适pH值是10.0,在pH值6.5~11.5范围内,光合放氧都很活跃,变化幅度不大,玫瑰拟衣藻最适pH值7.0,偏酸或偏碱光合放氧都迅速地下降,pH高于10.0出现了负值。比较两种藻的光合作用特性,铜绿微囊藻光合作用具有3个特点:(1)适应温度范围宽,对高温具有良好的适应性,并且光合作用随温度的升高显著提高;(2)光饱和点低,光合作用活性高,能在弱光环境中高效地进行光合作用,并且抗强光伤害;(3)对pH变化具有超强的适应能力,在中性和碱性环境中,都能进行活跃的光合作用。铜绿微囊藻在光能利用、温度和pH适应性方面的特点,可以使其快速生长繁殖,积累大量的生物量,在与其它藻类的竞争中占据显著的优势。     

光合作用单位中光能转移的无规行走模型——光合作用光饱和现象的机制

近年来的一系列研究都指出约250—300个叶绿素分子和一个作用中心組成了一个光合作用单位。根据这一概念,我們提出了光能在光合作用单位里轉移的无規行走模型,考虑了在激发分子之間能量的傳递是被禁止的,从理論上得到了光曲綫(即光合速率对光强的曲綫)。理論曲綫的形状頗与实驗符合。計算証明光曲綫开始部分的斜率是由叶綠素分子总数所决定,而与温度等外因无关。这也和实驗結果符合。不同温度下光曲綫高坦区的水平可用于估計能量傳递的概率,因而可用于檢驗能量傳递的机制。     

光合作用研究：荣膺六次诺贝尔奖的研究课题

光合作用这一现象是1771年发现的,迄今已200多年,其主要的化学形式是二氧化碳和水在绿色植物中经太阳光照射,转变成碳水化合物和氧气。可以用下式表示: CO_2 H_2O 光——→绿色植物 [CH_2O] O_2↑光合作用由光反应(光所引起的化学反应)和暗反应(若干酶所催化的化学反应)所组成。光合作用是地球上利用日光能最重要的过程,粮食、煤炭中所含的能量,都是通过光合作用贮藏起来的,是地球上最大规模的由二氧化碳和水等无机物质制造碳水化合物(如淀粉)、蛋白质、脂肪等有机物质的过程,也是大气中氧的来源。绝大多数生物(包括人