2024年5月29日发(作者：旅森丽)
光
合作用的化学原理（植物）
陈世元 古江勇 乔萌 杨熹
关键词：循环，能量转换，光能，合成
光合作用的总反应式：6CO
2
+12H
2
O
光，叶绿体
C
6
H
12
O
6
+6H
2
O+6O
2
我们学过，光合作用分为三个阶段：1光能转化为电能2电能转化为活跃化学能3活跃
化学能转化为稳定化学能。1和2 属于光反应阶段 3属于暗反应阶段，这个阶段称为卡尔
文循环。
一 光反应阶段（光能的吸收和转化）
叶绿素
A原初反应：
原初反应阶段包括光能的吸收，传递和转化过程。叶绿体基粒类囊体的表面有大量的色
素和相关的酶。色素有藻胆素、叶绿素、类胡萝卜素等。藻胆素是一个打开后的卟啉环，分
为藻红素和藻蓝素等等，在生物体中与特异蛋白质共价结合成藻胆蛋白，类胡萝卜素分为叶
黄素和beta胡萝卜素等等，叶绿素主要是叶绿素a和叶绿素b（细菌和藻类还有c、d、e，
以及细菌叶绿素）。
胡萝卜素
这些色素和磷脂或蛋白质结合，排布在薄膜表面。除了少数与特定蛋白分子结合的叶绿
素a外，绝大多数色素为聚光色素。他们的作用是吸收和传递光能：当波长范围为400~700mm
的可见光照射到叶绿体基粒类囊体薄膜上时，聚光色素分子吸收光量子，被激发。类囊体片
层上的色素分子排列紧密，光量子在色素分子之间以诱导共振方式进行传递，传递速度很快，
-9
5x10
s内一个红光量子可把能量传递过数百个叶绿素a分子。能量可以在相同色素分子之间
传递，也可在不同色素分子之间传递，能量传递效率很高：类胡萝卜素所吸收的光能传给叶
绿素a的效率高达90%，叶绿素b和胆藻蛋白所吸收的光能传给叶绿素a的效率接近100%。
图：原初反应
聚光色素是大量的，它们快速的把大量光能像漏斗一样汇聚传递给少数的处于特殊状态
的叶绿素a对，这些叶绿素a称为作用中心色素，聚光色素系统和反应中心构成了光合单位。
光合作用反应中心是由叶绿素a与结构蛋白质和脂类构成，是类囊体中进行光合作用初原反
应的最基本色素蛋白结构。光合反应中心至少包括光合转换色素、初原电子受体和初原电子
2024年5月29日发(作者：旅森丽)
光
合作用的化学原理（植物）
陈世元 古江勇 乔萌 杨熹
关键词：循环，能量转换，光能，合成
光合作用的总反应式：6CO
2
+12H
2
O
光，叶绿体
C
6
H
12
O
6
+6H
2
O+6O
2
我们学过，光合作用分为三个阶段：1光能转化为电能2电能转化为活跃化学能3活跃
化学能转化为稳定化学能。1和2 属于光反应阶段 3属于暗反应阶段，这个阶段称为卡尔
文循环。
一 光反应阶段（光能的吸收和转化）
叶绿素
A原初反应：
原初反应阶段包括光能的吸收，传递和转化过程。叶绿体基粒类囊体的表面有大量的色
素和相关的酶。色素有藻胆素、叶绿素、类胡萝卜素等。藻胆素是一个打开后的卟啉环，分
为藻红素和藻蓝素等等，在生物体中与特异蛋白质共价结合成藻胆蛋白，类胡萝卜素分为叶
黄素和beta胡萝卜素等等，叶绿素主要是叶绿素a和叶绿素b（细菌和藻类还有c、d、e，
以及细菌叶绿素）。
胡萝卜素
这些色素和磷脂或蛋白质结合，排布在薄膜表面。除了少数与特定蛋白分子结合的叶绿
素a外，绝大多数色素为聚光色素。他们的作用是吸收和传递光能：当波长范围为400~700mm
的可见光照射到叶绿体基粒类囊体薄膜上时，聚光色素分子吸收光量子，被激发。类囊体片
层上的色素分子排列紧密，光量子在色素分子之间以诱导共振方式进行传递，传递速度很快，
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s内一个红光量子可把能量传递过数百个叶绿素a分子。能量可以在相同色素分子之间
传递，也可在不同色素分子之间传递，能量传递效率很高：类胡萝卜素所吸收的光能传给叶
绿素a的效率高达90%，叶绿素b和胆藻蛋白所吸收的光能传给叶绿素a的效率接近100%。
图：原初反应
聚光色素是大量的，它们快速的把大量光能像漏斗一样汇聚传递给少数的处于特殊状态
的叶绿素a对，这些叶绿素a称为作用中心色素，聚光色素系统和反应中心构成了光合单位。
光合作用反应中心是由叶绿素a与结构蛋白质和脂类构成，是类囊体中进行光合作用初原反
应的最基本色素蛋白结构。光合反应中心至少包括光合转换色素、初原电子受体和初原电子