植物的光合作用

绿色植物吸收阳光能量，同化二氧化碳和水，制造有机物并释放氧气的过程，称为光合作用。

总反应式：

光合作用重要性在于：1）将无机物变成有机物。2）积蓄太阳能量。3）环境保护。

光合作用的过程

光合作用可分为两个反应——光反应和暗（碳）反应。

注意：光反应在有光的情况下可以反应，暗反应在有光无光都可以反应。

光合作用大致可分为以下三大步骤：

　　①、原初反应（光能的吸收传递转化）

　　②、电子传递和光合磷酸化（形成活跃化学能：ATP和NADPH）

　　③、碳同化（将活跃化学能转化为稳定化学能：固定二氧化碳形成糖类）

1.原初反应

　　原初反应指叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程，即色素分子捕获光能后呈激发态，能量在色素分子间传递，最终引起一个光化学反应（是由光能推动氧化还原反应的进行）。

　　（一）光能的吸收

　　　　叶绿素分子除了和相关色素相互作用，之间也要相互作用，每吸收一个光子，需要几百个叶绿素分子组成的功能单位。光能吸收功能单位是由叶绿素，类胡萝卜素，脂质，蛋白质组成的复合物，即光系统。每个光系统由两个主要部分：聚光复合物和反应中心复合物。聚光复合物中的聚光色素无光化学活性，只吸收传递光能，将光能聚集到反应中心的特殊叶绿素a（大部分的叶绿素a还是属于聚光色素）。

　　（二）光能的传递

　　　　聚光色素吸收光能后，色素分子变成激发态，由于类囊体片层色素分子排列紧密，光能就以共振传递向反应中心传递。

　　　　传递顺序：类胡萝卜素——>叶绿素b——>叶绿素a——>特殊叶绿素a对

　　（三）光能的转换

　　　　反应中心是光能转变为化学能的膜蛋白复合体，包含参与能量转换的特殊叶绿素a对。当特殊对被激发后，转移电子给了脱镁叶绿素，再转给类囊体外侧膜的非色素分子原初电子受体（如醌，Q）。特殊对变为氧化态，原初电子受体变为还原态，产生不可逆的跨膜电荷分离，发生氧化还原反应的化学变化。

　　　　光化学反应的具体变化是：特殊对被激发为激发态P*，放出电子给原初电子受体（A，即Q），特殊对被氧化为带正电荷（P+）的氧化态，受体被还原成带负电荷的还原态（A-）。氧化态的特殊对（P+）失去电子后可从原初电子受体（D）得到电子来填补，D带上正电荷（D+），特殊对就恢复为原来的还原态（P）。不断重复过程，直至最终电子受体NADP+。

　　　　反应式：

2.电子传递和光合磷酸化

　　（一）光系统

　　　　存在两种光系统，即光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。

　　（二）光合电子传递体

　　　　（1）光系统Ⅱ复合体

　　　　　　1）光系统复合体Ⅱ水解释放氧气，即希尔反应：光照下，离体叶绿体类囊体将高铁化合物还原为低铁化合物，并释放氧气。

　　　　　　希尔反应对光合作用内部变化有启示

　　　　　　　为了标明O的来源，可以对光合作用方程式做出一些改动

　　　　　　2）光系统的电子传递过程可分为两个部分：

　　　　　　　　第一部分是P680激发前将水裂解释放氧。

　　　　　　　　可概括为：

　　　　　　　　第二部分是P680被激发后将电子传给醌（PQ），最后传至PC。

　　　　　　　　可概括为：

　　　　（2）细胞色素b₆f复合体

　　　　　　（此部分内容过于超纲。。。只需要知道这个就行）

　　　　　　　　Cytb₆f的电子传递可概括为：PQH₂——>b₆——>Fe——>f——>PC——>PSⅠ

　　　　（3）光系统Ⅰ复合体

　　　　　　（同）

　　　　　　　　PSⅠ复合体上的电子传递途径是：P700——>A₀——>A₁——>FeS_x——>FeS_A/FeS_B——>Fd

　　（三）光合磷酸化

　　　　在类囊体的电子传递体中，PQ可传递电子和质子，而其他的如PC和Fd只传递电子而不传递质子。水裂解释放的质子留在膜内侧，电子进入PQ，PQ同时接受膜外侧来的质子，PQ将质子传入膜内侧，电子传给PC，于是产生了膜内外的质子浓度差和电位差，合称为质子的动力势，即光合磷酸化的动力，当质子流动时，在ATP合酶的催化下，ADP和Pi脱水合成ATP。