高中生物素材：愛(ài)默生效應(yīng)及機(jī)理

爰默生效應(yīng)及機(jī)理

新教材中出現(xiàn)光系統(tǒng)一和二，這是光合作用研究機(jī)理的重要

階段，和愛(ài)默生的研究是分不開(kāi)的。

用兩種波長(zhǎng)的光在各個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)上的變動(dòng)，由于它們的共同

作用，光合成的效率可被提高，這就成為闡明有兩種光化學(xué)系統(tǒng)

存在的開(kāi)端。兩種光化學(xué)系統(tǒng)由不同色素構(gòu)成，彼此進(jìn)行不同的

氧化還原反應(yīng)，它們以一定方式排列構(gòu)成了總的氧化還原系統(tǒng)

（雙光反應(yīng)模型）（如圖）。

遠(yuǎn)紅光和紅光處理

試題解析

試題：科學(xué)家以真核生物綠藻為材料，研究不同波

長(zhǎng)的光對(duì)植物光合速率的影響。下圖為部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果,

據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

注：A表示單獨(dú)照射660mm（紅光）時(shí)的光合速

率

；B表示單獨(dú)照射710mm（遠(yuǎn)紅光）時(shí)的光合速率

；C表示同時(shí)照射紅光和遠(yuǎn)光時(shí)的光合速率箭頭向

i上和向下分別表示光照的開(kāi)和關(guān)

該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明。

答案：

用紅光和遠(yuǎn)紅光單獨(dú)照射時(shí)，植物的光合速率基本相

同，兩者同時(shí)照射時(shí)，植物的光合速率增加，并且大

于單獨(dú)照射的兩倍。

愛(ài)默生效應(yīng)及機(jī)理

愛(ài)默生效應(yīng)是指當(dāng)紅光和遠(yuǎn)紅一起照射時(shí)光合速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大

于它們分別照射時(shí)光合速率的總和。

愛(ài)默生第一效應(yīng):

愛(ài)默生等在研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)小球藻的光合作用最有效的光是

650-680nm的紅光和波長(zhǎng)為400-460nm的藍(lán)光，葉綠素恰好

對(duì)這兩個(gè)波段的光有強(qiáng)烈的吸收。當(dāng)波長(zhǎng)超過(guò)680nm時(shí)，光合

作用的量子產(chǎn)額發(fā)生急劇下這就是光合作用的“紅降”現(xiàn)象，也

稱(chēng)為愛(ài)默生第一效應(yīng)。

愛(ài)默生第二效應(yīng)：

1957年，羅伯特?愛(ài)默生(R.Emerson)觀察到，當(dāng)紅光

和遠(yuǎn)紅一起照射時(shí)光合速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它們分別照射時(shí)光合速率

的總和，即如果提供一點(diǎn)輔助性的短波長(zhǎng)光(如波長(zhǎng)為

650nm光)，那么，大于685nm的遠(yuǎn)紅光的光合作用量子產(chǎn)

額就會(huì)顯著增加，比單獨(dú)使用長(zhǎng)波光或短波光的效率都高。這就

是雙光增益效應(yīng)，又成為愛(ài)默生第二效應(yīng)。

這些現(xiàn)象使人們?cè)O(shè)想，光合作用可能包括兩個(gè)光化學(xué)反應(yīng)接

力進(jìn)行。

據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，1960年，希爾等人提出了雙光系統(tǒng)的概

念，把吸收長(zhǎng)波光的系統(tǒng)稱(chēng)為光系統(tǒng)I(PSI),吸收短波長(zhǎng)光的

系統(tǒng)稱(chēng)為光系統(tǒng)n(PSii)o

20世紀(jì)60年代以后，人們已能直接從葉綠體中分離出PS

I和PSII的色素蛋白復(fù)合體顆粒，分析各系統(tǒng)的組成與功能，

證明了光系統(tǒng)I與NADP+的還原有關(guān)，光系統(tǒng)H與水的光解、氧

的釋放有關(guān)。愛(ài)默森增益效應(yīng)是由于光合作用的兩個(gè)光反應(yīng)，分

別由光系統(tǒng)I、光系統(tǒng)n進(jìn)