E
光合作用的光反應中光能轉變?yōu)镹ADPH和ATP中的化學能,是靠光合膜上的兩個光系統(tǒng)來完成的。每個光系統(tǒng)是由作用中心、天線色素和幾種電子傳遞體組成。光系統(tǒng)I的作用中心色素分子——少數(shù)處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a,由于其吸收高峰在700nm的紅光區(qū)內,稱為P700;光系統(tǒng)II中的作用中心色素分子——葉綠素,其吸收高峰在680nm,故稱P680。
光反應中,作用中心色素吸收光的實質是色素分子中的一個電子得到了光子中的能量,變成高能電子,高能電子飛出后,要經(jīng)過電子傳遞鏈的傳遞,才能將能量轉移到ATP和NADPH中。
電子傳遞鏈(光合鏈)是由兩個光系統(tǒng)中的幾種電子傳遞體所組成的,即電子傳遞是由兩個光系統(tǒng)串聯(lián)進行的。這些電子傳遞體在光合膜上按照氧化還原點電位的高低排列,使電子傳遞鏈呈側寫的“Z”形。如下圖:
光合鏈中的電子傳遞體主要是質體醌(PQ)、細胞色素(cyt)b6/f復合體、鐵氧還蛋白(Fd)和質體藍素(Pc)。以PQ最受重視。這是因為它不僅多而且能傳遞電子,又能傳遞質子,在傳遞電子的同時,把H
+從類囊體膜外帶入膜內,使類囊體膜內外建立跨膜質子梯度,以推動ATP的合成。
光合膜上的電子傳遞,有非環(huán)式和環(huán)式兩種類型。
(1)非環(huán)式是指水光解放出的電子經(jīng)PSII和PSI兩個光系統(tǒng),最終傳給NADP
+電子,具體是:
H
2O→PSII→PQ→Cyt.b6/f→Pc→PSI→Fd→FNR→NADP+
(FNR:鐵氧還蛋白—NADP+還原酶)
按照非環(huán)式電子傳遞,每傳遞4個電子,分解2分子H
2O釋放1個O
2,還原2個NADP
+,需吸收8個光子,量子產額為1/8。同時運轉8個H
+進入類囊體腔,偶聯(lián)ATP產生。所以運轉8個H
+進入類囊體腔,偶聯(lián)ATP產生。所以,非環(huán)式電子傳遞,伴隨著NADP
+和ATP的形式,和O
2的釋放。
(2)環(huán)式電子傳遞是指PSI產生的電子傳給Fd,再到Cyt.b6/f復合體,然后經(jīng)Pc返回PSI的電子傳遞。具體是:
PSI→Fd→Cyt.b6/f→Pc→PSI
在這一過程中,由于電子不再傳給NADP
+,而是返回到Cyt.b6/f復合體,最終電子又回到P700,因此沒有NADPH的產生和O
2的釋放。不過電子在這一循環(huán)過程,可釋放足夠的能量,偶聯(lián)形成ATP。
從環(huán)式電子傳遞可以看出:(1)當細胞需要ATP多于NADPH時,環(huán)式光合磷酸化更有利;(2)當NADP+供應不足時,F(xiàn)d不會將電子傳給NADP
+、而是傳給Cyt.b6/f復合體,走環(huán)式光合磷酸化之路;(3)電子首先由Fd接受;(4)質子菁(即質體藍素)Pc是高能電子到達中心之前的最終受體。由此看,答案E不正確。