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光反应(光合磷酸化)

1954
  • Daniel I. Arnon
实验室环境中的叶绿体,突显植物生理学中依赖光照的反应。.

(图片仅供参考)

The first stage of 光合作用, the light-dependent reactions, occurs in the thylakoid membranes of chloroplasts. Light energy is captured by chlorophyll to split water (photolysis), releasing oxygen, protons ([latex]H^+[/latex]), and electrons ([latex]e^-[/latex]). This energy is used to create two energy-carrying molecules: adenosine triphosphate (ATP) and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH), which power the subsequent 卡尔文循环.

当光子撞击到光系统 II(PSII)中的色素分子时,就会引发依赖光的反应。光子激发电子,电子沿着电子传递链传递。为了取代这些电子,PSII 在氧发生复合物处分裂水分子,这一过程称为光解,并释放出副产品 O2。当电子沿着传输链条移动到光系统 I(PSI)时,它们的能量被用于 泵 质子从基质进入类囊体内腔,产生质子动力。.

在光系统I中,电子被另一光子重新激发后,用于将NADP+还原为NADPH。叶绿体膜两侧形成的质子梯度驱动一种名为ATP合成酶的酶,当质子流回基质时,该酶利用ADP和无机磷酸合成ATP。这一过程称为光磷酸化。 某些情况下可能发生仅涉及PSI的循环途径,该途径产生ATP但不产生NADPH,有助于平衡细胞的能量需求。.

UNESCO Nomenclature: 2417
- 植物生理学

类型

生化过程

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 雨果·冯·莫尔 (Hugo Von Mohl) 发现叶绿体
  • Peter Joseph Pelletier 和 Joseph Bienaime Caventou 分离叶绿素
  • 罗伯特·希尔的实验证明,在光照条件下,通过人工电子受体(希尔反应)可促使分离的叶绿体产生氧气。
  • 发现ATP是细胞的主要能量货币

应用程序

  • research into artificial 光合作用
  • 开发针对电子传递链的除草剂
  • 对太阳能转换的理解
  • 利用藻类生产生物氢

专利:

NA

潜在创新理念

  • 模拟类囊体膜结构的生物太阳能电池
  • 利用光敏分子的光激活药物递送系统
  • 专门阻断光系统II电子传递的除草剂
  • 针对生物燃料合成而优化的藻类生物反应器,可实现 NADPH 的过量生产
  • 用于水分解和燃料生成的纳米颗粒基人工叶片
  • 利用叶绿素荧光检测作物水分胁迫的传感器
  • 开发模仿植物光保护机制的防晒霜
  • light-driven 催化剂 for industrial chemical synthesis
  • 通过基因改造提高作物对强光胁迫的耐受性
  • 受光解作用启发,利用光活化催化剂的水净化系统
相关主题:光反应、光磷酸化、类囊体、叶绿素、光系统II、光系统I、电子传递链、ATP、NADPH、光解作用。.

历史背景

光反应(光合磷酸化)

1940
1950
1950
1954
1960
1967
1970
1930
1940
1950
1951
1958
1960
1970
1973

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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