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2024/8/18LessonTwo

Photosynthesis1/432024/8/18教學目標：使學生掌握細胞光合作用機理，光合系統(tǒng)Ⅰ與光合系統(tǒng)Ⅱ結構與功效之間關系。相關英語詞匯以及主要使用方法。

教學重點：光合作用中相關概念和功效，及相關英語詞匯掌握教學難點：專業(yè)英語詞匯記憶

2/432024/8/18Photosynthesisn.光合作用Chlorophylln.葉綠素Protistn.原生生物Exergonica.放能Endergonica.吸能Chloroplastn.葉綠體Thylakoidn.類囊體Glossary3/432024/8/18Photosynthesisoccursonlyinthechlorophyll-containingcellsofgreenplants,algae,andcertainprotistsandbacteria.光合作用只發(fā)生在含有葉綠素綠色植物細胞，藻類，一些原生生物和細菌之中。Introduction4/432024/8/18Overall,itisaprocessthatconvertslightenergyintochemicalenergythatisstoredintheformofmolecularbonds.總體來說，這是一個將光能轉化成化學能，并將能量貯存在分子鍵中。5/432024/8/18Fromthepointofviewofchemistryandenergetics,itistheoppositeofcellularrespiration.從化學和熱力學(動能學)角度來看，它是細胞呼吸作用逆反應Whereascellularrespirationishighlyexergonicandreleasesenergy,photosynthesisrequiresenergyandishighlyendergonic.不過細胞呼吸作用是高度放能，光合作用是需要能量,而且是高度吸能過程。6/432024/8/18PhotosynthesisstartswithCO2andH2Oasrawmaterialsandproceedsthroughtwosetsofpartialreactions.光合作用以二氧化碳和水為原材料并經歷兩步化學反應。Inthefirstset,calledthelight-dependentreactions,watermoleculesaresplit(oxidized),O2isreleased,andATPandNADPHareformed.第一步，稱光反應，水分子裂解（分解）(被氧化)，氧分子被釋放，ATP和NADPH形成。Thesereactionsmusttakeplaceinthepresenceoflightenergy.此反應必須在存在光能條件下發(fā)生。7/432024/8/188/432024/8/18Inthesecondset,calledlight-independentreactions,CO2isreduced(viatheadditionofHatoms)tocarbohydrate.第二步，稱暗反應，二氧化碳被還原成碳水化合物。ThesechemicaleventsrelyontheelectroncarrierNADPHandATPgeneratedbythefirstsetofreactions.這步反應依賴于由第一步反應產生電子載體NADPH以及ATP。9/432024/8/1810/432024/8/18Bothsetsofreactionstakeplaceinchloroplasts.兩步反應都發(fā)生在葉綠體中。Mostoftheenzymesandpigmentsforthelight-dependentreactionsareembeddedinthethylakoidmembraneofchloroplasts.光反應需要大部分酶和色素都是包埋在葉綠體類囊體膜上。Thedarkreactionstakeplaceinthestroma.暗反應發(fā)生在基質中。11/432024/8/18

1.Howlightenergyreaches

photosyntheticcells

光合細胞怎樣吸收光能

12/432024/8/18Glossaryabsorptionspectrum：吸收光譜Carotenoid：類胡蘿卜素Antenna：天線、觸角Funnel：漏斗、煙窗Aggregation：集合體、聚合Photosystem：光系統(tǒng)13/432024/8/18Theenergyinlightphotonsinthevisiblepartofthespectrumcanbecapturedbybiologicalmoleculestodoconstructivework.生物分子能捕捉可見光譜中光子能量。Thepigmentchlorophyllinplantcellsabsorbsphotonswithinaparticularabsorption

spectrum—astatementoftheamountoflightabsorbedbychlorophyllatdifferentwavelengths.植物細胞中葉綠素能夠吸收特定吸收光譜中光子。14/432024/8/18Whenlightisabsorbeditaltersthearrangementofelectronsintheabsorbingmolecule.在吸收光能時,光能夠改變捕光分子中電子排列。Theaddedenergyofthephotonbooststheenergyconditionofthemoleculefromastablestatetoaless-stableexcitedstate.光子能量激活了分子能量狀態(tài)，使其從基態(tài)（穩(wěn)定態(tài)）進入激發(fā)態(tài)（不穩(wěn)定）。

15/432024/8/18Duringthelight-dependentreactionsofphotosynthesis,astheabsorbingmoleculereturnstothegroundstate,the“excess”excitationenergyistransmittedtoothermolecularandstoredaschemicalenergy.在光合作用光反應中,當捕光分子回到基態(tài)時,額外激發(fā)能被轉移到其它分子中而且以化學能形式貯存.16/432024/8/18Allphotosyntheticorganismscontainvariousclassesofchlorophyllsandoneormorecarotenoidpigmentsthatalsocontributetophotosynthesis.全部光合生物都含有各種類型葉綠素和一個或各種與光合作用相關類胡蘿卜素分子（光合作用輔助色素）。

Groupsofpigmentmoleculescalledantennacomplexesarepresentonthylakoids.天線色素分子群（稱作天線復合體色素分子群）存在于類囊體中。17/432024/8/18Lightstrikinganyoneofthepigmentmoleculesisfunneledtoaspecialchlorophyllamolecule,termedareaction-centerchlorophylls,whichdirectlyparticipatesinphotosynthesis。激活色素分子光能象進入漏斗一樣被轉移到直接參加光合作用反應中心葉綠素分子中。18/432024/8/18Mostphotosyntheticorganismspossesstwotypesofreaction-centerchlorophylls,P680andP700,eachassociatedwithanelectronacceptormoleculeandanelectrondonormolecule.大多數光合生物含有兩個反應中心葉綠素分子，P680和P700，每個都與電子受體和電子供體相連。TheseaggregationsareknownrespectivelyasphotosystemI(P700)andphotosystemII(P680).這些集合體分別是大家熟知光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ。19/432024/8/182.Thelight-dependentreaction:convertingsolarenergyintochemical-bondenergy

光反應：太陽能轉化成化學能20/432024/8/18Cleavev.裂開、劈開Plastiquinonen.質醌Ferredoxinn.[生化]鐵氧化還原蛋白Coenzyme輔酶Photophosphorylation光合磷酸化noncyclicphotophosphorylation非環(huán)形光合磷酸化ribulosebiphosphate核酮糖二磷酸carboxylasen.

羧(基)酶,羧化酶21/432024/8/18photorespirationn.[生化]光呼吸(作用)Anatomyn.剖析,解剖學aridadj.干旱,貧瘠(土地等),無趣,沉悶lessenv.降低,減輕22/432024/8/18Thephotosystemsofthelight-dependentreactionsareresponsibleforthepackagingoflightenergyinthechemicalcompoundsATPandNADPH.

光反應光系統(tǒng)將光能轉化成化合物（化學復合物）ATP和NADPH。23/432024/8/18Thispackagingtakesplacethroughaseriesofoxidation-reductionreactionssetinmotionwhenlightstrikestheP680reactioncenterinphotosystemII.當光激活光系統(tǒng)Ⅱ光反應中心時，該轉化過程是經過一系列氧化還原反應來實現。（當光激活光系統(tǒng)Ⅱ光反應中心時，經過一系列氧化還原反應實現能量傳遞(前一句中packaging，傳遞能量)。

）24/432024/8/18Inthisinitialeventwatermoleculesarecleaved,oxgenisreleased,andelectronsaredonated.反應開始時，水被分解，氧被釋放并提供電子。Theseelectronsareacceptedfirstbyplastiquinoneandthenbyaseriesofcarriesastheydescendanelectrontransportchain.電子沿著電子傳遞鏈,首先傳遞給質體醌，然后經過一系列載體。（電子首先傳遞給質體醌，然后經過一系列載體形成電子傳遞鏈。

）25/432024/8/18Foreachfourelectronsthatpassdownthechain,twoATPsareformed.每傳遞4個電子，形成2個ATP。

ThelastacceptorinthechainistheP700reactioncenterofphotosystemI.電子傳遞鏈上最終一個受體是光系統(tǒng)Ⅰ反應中心。26/432024/8/18Atthispointincomingphotonsboosttheenergyoftheelectrons,andtheyareacceptedbyferredoxin.此處光子激活電子，電子傳遞給鐵氧還蛋白。Ferredoxinisthenreoxidized,andthecoenzymeNADP+isreducedtotheNADPH.鐵氧還蛋白再氧化，而且輔酶NADP+還原成NADPH。TheATPgeneratedpreviouslyandtheNADPHthentakepartinthelight-independentreactions.先前（早期）產生ATP和NADPH進入（然后參加）暗反應。

27/432024/8/18TheproductionofATPfromthetransportofelectronsexcitedbylightenergydownanelectrontransportchainistermedphotophosphorylation.由電子傳遞鏈偶連（由光激發(fā)）產生ATP過程稱為光合磷酸化。28/432024/8/18Theone-wayflowofelectronsthroughphotosystemsIIandIiscallednoncyclicphotophosphorylation;plantsalsoderiveadditionalATPthroughcyclicphotophosphorylation,inwhichsomeelectronsareshuntedbackthroughtheelectrontransportchainbetweenphotosystemIIandI.經過光合系統(tǒng)Ⅱ流經光合系統(tǒng)Ⅰ電子路徑稱非循環(huán)式光合磷酸化；植物也能夠經過循環(huán)式光合磷酸化取得額外ATP，在循環(huán)式光合磷酸化過程中,一些電子在光系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ之間電子傳遞鏈中回流。29/432024/8/1830/432024/8/183.Thelight-independentreactions:buildingcarbohydrates

暗反應：碳水化合物形成31/432024/8/18Inthelight-independentreactionsofphotosynthesis,whicharedrivenbyATPandNADPH,CO2isconvertedtocarbohydrate.由ATP和NADPH驅動暗反應中，二氧化碳轉化成碳水化合物。ThereactionarealsoknownastheCalvin-Bensoncycle.該反應也就是卡爾文循環(huán)。32/432024/8/1833/432024/8/18AtomsphericCO2isfixedasitreactswithribulosebiphosphate(RuBP),areactionthatiscatalyzedbytheenzymeribulosebiphosphatecarboxylase.在二磷酸核酮糖羧化酶催化下,二磷酸核酮糖(RuBP)與空氣中CO2反應,從而將二氧化碳固定。

34/432024/8/18ThereductionofCO2tocarbohydrateiscompletedviaseveralmorestepsofthecycle.CO2被還原成碳水化合物是經過卡爾文循環(huán)其它若干反應來實現。

Finally,RuBPisregeneratedsothatthecyclemaycontinue.最終,RuBP再生,該循環(huán)從而得以繼續(xù)。35/432024/8/184.Oxygen:Aninhibitionofphotosynthesis

氧氣：光合作用抑制劑

36/432024/8/18Highlevelsofoxygeninplantcellscandisruptphotosynthesisandcancausephotorespiration—aninefficientformofthedarkreactionsinwhichO2isfixedratherthanCO2andnocarbohydrateisproduced.植物細胞中高水平氧氣分子能夠阻斷光合作用,引發(fā)光呼吸,在光呼吸中,