入門篇 植栽第二十三講-光合作用之原理-V2
- 2. 能量說 太陽光的光譜 (spectrum) 及
葉綠素 (chlorophyll) 的吸收光譜 (absorption spectrum)
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■ 其中可見光段,佔整體到達
地面總能量的50% 。
■ 可見光段的光能只有60%~65%能夠
被植物所吸收。
■ 在被植物所吸收的光能中,其中波
長為610~720nm的紅橙光輻射約佔
被吸收的生理輻射光能的85% ;波
長為400~510nm的藍紫光輻射約佔
被吸收的生理輻射光能的12% 。
- 4. 光通平台-植栽
光合作用過程
光 反 應 :葉綠素吸收太陽光能,把
水分解成 [氫] 和氧氣,並
能夠產生能量,所產生的
氧氣則釋放到大氣。
暗反應
(碳反應):
葉綠體中的酵素,利用上
述光反應所產生的能量和
[氫] ,把二氧化碳轉換成
葡萄糖和水。此反應進行
主要是受酵素的影響 ,而
與光照沒有直接的關係,
故稱為暗反應。
光合作用產出物:葡萄糖和氧氣
植物的光合作用可分為光反應和暗反應兩個步驟如下:
12H2O +陽光→ 12H2 + 6O2 [光反應]
12H2 (來自光反應) + 6CO2 → C6H12O6 (葡萄糖) + 6H2O [暗反應]
- 19. 光系統 II(PSII) 組成
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PSII 由外圍光合色素群(統稱為天線色素系統)和反應中心組成;
反應中心內有一對特殊葉綠素a分子,稱為P680(意即此色素的最高吸收波長為
680nm 。
核心周圍的輔助色素系統內含有大量葉綠素a、葉綠素b、葉黃素及胡蘿蔔素等色
素蛋白質複合體。
天線色素系統
第一電子受體
反應中心
- 22. 光系統 II 反應中心
反應中心參與者
■ 一對葉綠素 a (P680)
■ H20水分子
■ 來自周邊天線色素複合物轉移過來的能量
天線色素複合物如葉綠素a,b 、胡蘿蔔素、葉黃素
等吸收可見光的光能,來作為對反應中心內光能的
補充。
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- 24. 植物的光系統如何捕抓光?
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補光色素複合體
由 大 約 200 個 葉 綠
素分子和一些肽鏈構成
。大部分色素分子起捕
獲光能的作用,並將光
能以誘導共振方式傳遞
到反應中心色素。因此
這些色素被稱為天線色
素。葉綠體中全部葉綠
素b和大部分葉綠素a
都是天線色素。另外類
胡蘿蔔素和葉黃素分子
也起捕獲光能的作用,
叫做輔助色素。光能以共振方式傳遞
Primary Electron Acceptor
看成是氧化劑 (把別的物質氧化,自己還原的角色稱為「氧化劑」 ,拿到電子)
- 25. Photosystem II (各色素吸光能量轉移)
lutein :葉黃素,
zeaxanthin :玉米黃質
β-carotene :β胡蘿蔔素,
lycopene:番茄紅素
各個天線色素(葉黃素、玉米黃質、 β胡蘿蔔素、葉綠素a和b)
吸收來自外面光源各自波長的光子能量,透過共振能量轉移方式將能量轉移給葉
綠素 a 的反應中心,P680
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- 34. Cytochrome complex 細胞色素化合物
在植物中葉綠體的類囊
體 細 胞 膜 (Thylakoid
membranes) 中,有兩
種 光反應的系統,雖然
有類似的光反應中心,
必須兩者同時作用下,
才能將電子一步一步的
向低能量傳遞,進而達
到儲存電子的工作,這
兩種系統分別稱為光系
統I (photosystem I,
PSI) 及 光 系 統 II
(photosystem II,PSII)
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NADP看成是還原劑 (把別的物質還原,自己氧化的角色稱為「還原劑」 ,失去
電子)
- 40. 光系統 I 及光系統 II 的反應流程圖
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光系統II 的反應中心稱為P680,
光系統I 的反應中心稱為P700
對於所有需氧的光合作用細胞
都含有 PS I 及 PS II
- 42. 光通平台-植栽
當P700 受到光激發後,產生高能態的P700* ,會很容易的將電子傳遞
給電子接受者A0 (含有鎂的似chlorophyll錯合物),產生P700+ 及A0
- 。P700+ 會由含有銅的塑青素 (plastocyanin,PC) 得到電子回到穩
定的基態,A0 - 會 經由一連串的電子轉移 ,分別傳給A1 (葉綠醌,
phylloquinone,類 似維生素K1)、鐵-硫鐵蛋白 (iron-sulfur protein)
最後傳到鐵氧化還原素 (ferredoxin,Fd,含有 2Fe-2S的反應中心,
其中每個鐵皆是進行單 電子的轉移反應,Fe2+ →Fe3+),最後還原形
成的ferredoxin 將會還原NADP+ 變為形成NADPH,
反應式如下:
+ 2H+ + NADP+ →
光系統I藉由還原NADP+ ,形成NADPH,其反應就是以質子與
NADPH 形式來儲存電子。
光系統 I 作用機制
- 49. 參考資料
1. 植物的光合作用及光感應.pdf 涂世隆
2.生物系統中的電子轉移.pdf
3.光合作用.pdf 楊祺明
4.光合作用效率.pdf 許大全
5.光合作用-能量的來源.ppt
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教學網站
https://www.youtube.com/watch?v=g78utcLQrJ4
https://www.youtube.com/watch?v=joZ1EsA5_NY
https://www.youtube.com/watch?v=YeD9idmcX0w
https://www.youtube.com/watch?v=hj_WKgnL6MI
https://www.youtube.com/watch?v=GR2GA7chA_c&list=PLJfwA7_CzYE_Jf
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