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光合电子传递方式和光合链

(2012-07-20 23:55:00)
标签:

光合

类囊体

氧化还原

电子传递链

光合链

z方案

教育

分类: 光合作用

光合电子传递(photosynthetic electron transport):光合作用中,受光激发推动的高能电子经过一系列的电子传递体,从H2O传递给辅酶Ⅱ(NADP+),产生NADPH的过程。

光合电子传递的主要载体有:质体醌(PQ);细胞色素b6(Cyt.b6);质蓝素(PC);铁氧还素(Fd)和Fd-NADP还原酶(FNR)。

光合链(photosynthetic chain):是指定位在光合膜上的、一系列互相衔接着的电子传递体组成的电子传递的总轨道。现在被广泛接受的光合电子传递途径是“Z”方案(“Z” scheme),即电子传递是由两个光系统串联进行,其中的电子传递体按氧化还原电位高低排列,使电子传递链呈侧写的“Z”形。

“Z”方案最早是由希尔(R.Hill)等在1960年提出的,经过后人的不断修正与补充,日臻完善。PSI和PSII以串联方式协同完成电子从H2O向NADP+的传递。由氧化还原电位的高低可以看出,这一电子传递途径是不能自发进行的,有二处(P680→P680*和P700→P700*)是逆电势梯度的“上坡”电子传递,需要聚光色素复合体吸收与传递的光能来推动。除此之外,电子都是从低电势向高电势的自发“下坡”运动。光合链中的电子传递体是质体醌(plastoquinone,PQ),细胞色素(cytochrome,Cyt)b6/f复合体,铁氧还蛋白(ferredoxin,Fd)和质蓝素(plastocyanin,PC)。其中以PQ最受重视,因为它不仅数量多(菠菜叶绿体内PQ含量达全叶绿素干重的七分之一),而且它是双电子双H+传递体,它既可传递电子,也可传递质子,在传递电子的同时,把H+从类囊体膜外带入膜内,在类囊体膜内外建立跨膜质子梯度以推动ATP的合成。光合链中PSI、Cyt b-f和PSI在类囊体膜上,难以移动,而PQ、PC和Fd可以在膜内或膜表面移动,在三者间传递电子。

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http://s4/middle/4b07ffbcnc5d99e797ac3&690

光合膜上的电子和质子传递

光合电子传递途径:

根据电子传递到Fd后去向,将光合电子传递分为三种类型。
  1.非环式电子传递(noncyclic electron transport) 指水中的电子经PSⅡ与PSⅠ一直传到NADP+的电子传递途径。传递过程如下:
  H2O → PSⅡ → PQ →Cyt b6/f → PC → PSⅠ→Fd→FNR → NADP+
  按非环式电子传递,每传递4个e-,分解2个H2O,释放1个O2,还原2个NADP+,需要吸收8个光量子,量子产额为1/8,同时转运8个H+进类囊体腔。
  2,环式电子传递(cyclic electron transport) 通常指PSⅠ中电子由经Fd经PQ,Cyt b6/f PC等传递体返回到PSⅠ而构成的循环电子传递途径。即:
  PSⅠ→Fd→PQ→Cyt b6/f→PC→PSⅠ

  环式电子传递不发生H2O的氧化,也不形成NADPH,但有H+的跨膜运输,每传递一个电子需要吸收一个光量子。也有人认为,PSⅡ中也存在着循环电子传递途径,其电子是从QB经Cytb559,然后再回到P680。
  3.假环式电子传递(pseudocyclic electron transport) 指水中的电子经PSⅠ与PSⅡ传给Fd后再传给O2的电子传递途径,这也叫做梅勒反应(Mehler′s reaction)。
  HVO→PSⅡ→PQ→Cyt b6/f→PC→PSⅠ→Fd→O2

  Fd为单电子传递体,其氧化时把电子交给O2,使O2生成超氧阴离子自由基。
  Fd还原 + O2 Fd氧化 + O2(4-25)
  叶绿体中有超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD),能消除O2 -
  O2- + O2- + 2H+ H2O2 + O2 (4-26)
  假环式电子传递的结果造成O2的消耗与H2O2的生成。假环式电子传递实际上也是非环式电子传递,也有H+的跨膜运输,只是电子的最终受体不是NADP+而是O2

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