《光合作用》教学过程（河南新密-杨梅玲）

第二篇：光合作用的过程-1

光合作用的过程

光合作用根据能量的转变大致可分为三步：

第一步：原初反应，包括光能的吸收、传递和转换，将光能转化为电能

（1）当光线照射到绿色植物的叶片上面以后，“天线色素”分子（包括大部分叶绿素a和全部叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素），能够接受光能，并将接受的光能通过诱导共振的方式迅速而又高效率地传送到“作用中心色素分子（P）”（少数特殊状态的叶绿素a分子）。

（2）“作用中心色素分子”在接受光能以后，首先被激发，变成激发态(P*)。

（3）激发态的作用中心色素分子迅速射出一个高能电子给原初电子受体（A），同时留下一个空位，称为“空穴”。作用中心色素分子被氧化（带正电荷，P＋），原初电子受体被还原（带负电荷，A-）。

（4）由于被氧化的中心色素分子有“空穴”，可以从原初电子供体（D）得到电子来填补，于是色素恢复原来状态（P），而原初电子供体被氧化（D+）。

D·P·A D·P*·A D·P＋·A－－·P·A＋

（5）这样不断的氧化还原（电荷分离），就不断地把电子从原初电子供体送给原初电子受体。完成了光能转换为电能的过程。

第二步：电子传递和光合磷酸化，将电能转变成活跃的化学能

（1）原初反应中被激发的电子通过一系列电子传递体的传递，最终传递给处在光系统I一端的辅酶Ⅱ（NADP＋），形成还原态辅酶Ⅱ（NADPH）。

（2）整个反应的最初电子供体是处在光系统Ⅱ上一端的水，这样就促使了水的光解；水被氧化成分子态氧，并且放出了氢离子（H+） 和 电子（e—）。

（3）在光合电子传递中，PQ经穿梭，在传递电子的同时，把膜外基质中的H+转运至类囊体膜内； PSⅡ光解水时在膜内释放H+； PSⅠ引起NADP+的还原时，进一步引起膜外H+浓度降低。这样膜内外存在H+电化学势差，H+顺着电化学势梯度返回膜外时释放能量，这部分能量在类囊体上的ATP酶的催化下，使磷酸（Pi）与二磷酸腺苷（ADP）结合而形成三磷酸腺苷（ATP），从而把能量储存在ATP的高能磷酸键中，即所谓光合磷酸化，在这个过程中，磷酸化作用与电子传递是相偶联的。

（4）光合作用通过原初反应，以及电子传递和光合磷酸化两个步骤，形成了还原力强大的物质NADPH和含能量很高的物质ATP。因为这两种物质里面都含有捕捉到的光能，所以第二步就完成了将电能转变成活跃的化学能的过程，从而光合作用就能顺利地进入下一个阶段——碳同化。

第三步：碳的同化，活跃的化学能转变为稳定的化学能

碳的同化的生化途径有三条，即C3途径（卡尔文循环）、C4途径和景天科酸代谢途径（CAM），其中最基本、最普遍的一条途径是C3途径。即卡尔文循环。

C3途径的全过程可以分为三个阶段：

（1）羧化阶段 接受CO2分子的受体是RuBP（ 1、5——二磷酸核酮糖），催化这步反应的酶是Rubisco（ 1、5——二磷酸核酮糖羧化酶）。在这种酶的作用下，RuBP与CO2发生羧化反应，形成两分子的PGA（3磷酸甘油酸），CO2就以羧基的形式被固定下来。

（2）还原阶段 这个阶段进一步依靠光反应所产生的还原型辅酶Ⅱ和ATP，把含能量很低的PGA还原成一种三碳糖——3磷酸甘油醛（3－GAP）。这样，还原型辅酶Ⅱ和ATP的能量也就转移到这个3－GAP中去了。这时候光能就转变成了稳定的化学能。在这以后， 3－GAP又经过一系列的反应，形成蔗糖和淀粉。因为这种光合途径的最初产物是三碳的3磷酸甘油酸，所以这个途径叫做C3途径。

（3）再生阶段 在叶绿体中RuBP的含量极少，叶绿体中还有一套酶系统能够催化3－GAP再生为RuBP，从而使CO2的固定和还原有可能继续进行下去。再生阶段所利用的ATP，也是由光反应阶段提供的。

（4）C4和CAM途径都只不过是CO2固定方式不同，最后都是在植物体内再次把CO2释放出来，参与卡尔文循环，合成碳水化合物。

所以，这两种碳固定方式可以比喻是卡尔文循环的预备工序。

综上所述，在类囊体的膜上发生的是叶绿素吸收光能，以及由此而引起的电子传递和光合磷酸化。在类囊体膜的内侧发生水的光解，释放氧，并将氧排到植物体外。在类囊体膜的外侧，则发生氧化型NADP的还原和ATP的形成。在基质中发生CO2的固定和还原。由此可见，光反应形成能量（NADPH和ATP）供应暗反应，暗反应利用能量进行碳循环，两者协调的过程是能量再分配的过程。