光合磷酸化机理的教学探讨

植物生理学教材中光合作用一章的光合磷酸化机理部分,是本章的重点和难点,每当讲到这个内容时,我们都感到很难把这个问题向学生讲请楚,因为现有的几套植物生理学教材在这方面的论述显得不够具体,而师范院校的植物生理学教材在这方面则编写得过份简单,学生总是反映教材中这部分内容不够详细,对光合磷酸化的机理不太明白。为了解决这一问题,我参考了现有的几套植物生理学教材,把有关光合磷酸化机理方面的内容作了比较、分析和归     

循环光合磷酸化和光合作用

光合作用被称为"地球上最重要的化学反应",其二氧化碳同化是由还原辅酶II(NADPH)和腺三磷(ATP)来推动的。ATP主要来源于非循环光合磷酸化和循环光合磷酸化,但以往研究集中在前者。21世纪以来,随着测定技术的发展和多条与循环光合磷酸化有关的电子传递途径的发现,循环光合磷酸化的重要性和功能引起了极大地关注。该文作者结合自己实验室的相关的研究,围绕循环光合磷酸化的发现和重要性、同化力两个组分的比例与促进光合磷酸化提高光合作用的途径进行探讨,为进一步深入研究提供参考。     

关于光合磷酸化的概念

最近 ,《植物生理学通讯》“教学园地”栏中刊载了宋占午先生[1] 的《植物生理学中几个概念之我见》一文 (下称《我见》)。文中有一节谈及非环式光合磷酸化及环式光合磷酸化 (非循环及循环光合磷酸化 )命名等问题。读后有些看法 ,现叙述如下 ,供读者阅读时参考。1 .光合磷酸化的发现和命名的由来　　 1 95 4年Ａｒｎｏｎ等[2 ,3] 发现在ＣＯ2 缺少时 ,离体叶绿体在光下能把ＡＤＰ和Ｐｉ合成ＡＴＰ。其反应式为 :ＡＤＰ Ｐｉ 叶绿体 ,光 ＡＴＰ。 ( 1 )同年 ,Ｆｒｅｎｋｅｌ等[4] 用光合细菌的游离细胞制剂做试验也发现了这种现象 ,从而发现…     

循环光合磷酸化

文章在回顾循环光合磷酸化和循环电子传递链发现的基础上,分析了循环光合磷酸化在光合作用中的地位,并对影响循环光合磷酸化的内外因素及其调控作了述评,为进一步开展相关研究提供参考.     

多粘菌素B对光合磷酸化的促进作用

多粘菌素B在低浓度的磷酸盐存在下,抑制光合磷酸化和电子传递,但在较高浓度的磷酸盐存在下,却能促进光合磷酸化和提高P/O值。多粘菌素B在促进光合磷酸化时与无机磷酸之间存在着类似竞争的关系,并显示出能增加叶绿体的毫秒延迟发光和用中性红表示的类囊体膜内外的pH变化,多粘菌素B亦能促进光下的ATP_P_j交换。根据上述实验结果;我们推测多粘菌素B在类囊体膜上可能有两个作用部位,一个在类囊体膜上,另一个在偶联因子(CF_1)的β亚单位上。     

低浓度NaHSO3促进田间水稻的光合磷酸化和光合作用

用１～２ｍｍｏｌ／Ｌ ＮａＨＳＯ３喷施于水稻（Ｏｒｙｚａ ａｔｉｖａ Ｌ．）叶面可以提高叶片的光合速率,并能持续３ｄ以上。在此条件下,光下叶片中的ＡＴＰ含量明显增高,叶片的叶绿素毫秒延迟荧光加强,反映与光合磷酸化活力有关的跨类囊体膜质子梯度增加。乳熟期喷施２次１ｍｍｏｌ／Ｌ ＮａＨＳＯ３后,水稻产量提高约１０％。研究表明ＮａＨＳＯ３的主要作用和ＰＭＳ（ｐｈｅｎａｚｉｎｅ ｍｅｔｈｏｓｕｌｆａｔｅ）     

光合磷酸化偶联机制研究——Ⅸ.抗生素HP-1对光合磷酸化的解联作用

抗生素HP-1在10~(-7)～10~(-6)M时可以有效地降低光合磷酸化活力,并促进电子传递。它象氯化铵一样能降低光照射时类囊体的质子吸收,但在降低光合磷酸化活力时,既不象氯化铵那样受反应液中磷酸盐浓度的影响,又不象尼日利亚菌素那样依赖反应液中K~+存在。抗生素HP-1可以作为一种新的解联剂而用于光合磷酸化及生物能量转换反应的研究。     

Clotrimazole对菠菜叶绿体光合磷酸化和电子传递的抑制作用

10μmol/的clotrimazole不仅抑制光合磷酸化活力,而且抑制各种类型的电子传递,是一个典型的电子传递抑制剂。经过它对叶绿体放氧,荧光和毫秒延迟发光影响的比较研究表明:clotri—mazole在光合电子传递链上的作用部位在Q与PQ之间,即与DGMU的作用部位相同或相近。     

金霉素促进光合磷酸化机理的再探

在叶绿体经TPCK—trypsin光下修饰后,电子传递加速、磷酸化解联、膜上偶联因子Mg~(2+)—ATP酶活力促进的条件下,用金霉素处理叶绿体,能降低TPCK—trypsin 对磷酸化的解联程度,部分降低膜上Mg~(2+)—ATP酶的激活。在NEM及TPCK—trypsin共同存在时,金霉素处理仍能部分恢复磷酸化活力。进一步证明了金霉素是作用在偶联因子上的γ亚单位或其邻近部位,使之减少能量耗散而提高磷酸化活力.     

恒态光合磷酸化与△pH和△ψ的关系

在恒态下推动ATP形成的△μH~+中,除ApH外,△ψ的贡献也很明显:进行PSP反应,耗用H~+,降低了⊿pH幅度。NH_4Cl,尼日利亚菌素(Nig)对⊿pH和PSP的抑制作用是同步的。CCCP影响膜对质子的透性,加速内部质子外流,降低内部质子浓度,减少⊿pH幅度,抑制了PSP反应。PSP更依赖于类囊体内部质子浓度。在短杆菌环肽(Gram)(～5×10~(-8)mol/L)和缬氨霉素(Val)(～5×10~(-7)mol/L,+K~+)的作用下,⊿ψ几乎被完全消去,并对⊿pH无明显作用,但PSP分别被抑制了～30％(Gram)和～50％(Val),表明在恒态PSP反应中有30％～50％的能量来源可由⊿ψ提供。     

亚硫酸氢钠在低光强下对叶绿体循环光合磷酸化的促进作用

我们在70年代曾发现喷洒低浓度的亚硫酸氢钠能提高多种作物叶片的光合作用速率(沈允钢等1980)。近年来,谭实和沈允钢(1987)观察到喷洒低浓度的亚硫酸氢钠不但能增加作物叶片的光合作用速率,而且同时增加其呼吸作用速率,并初     

细胞色素C_3在Rhodopseudomonas caosulata载色体光合磷酸化中的作用

细胞色素C_3不仅能增进除去铁氧还蛋白载色体的循环光合磷酸化活性的恢复,而且也增进以DCPIPH_2为电子供体,维生素K_3、反丁烯二酸分别为电子受体构成的非循环光合磷酸化活性的恢复。 氩气相下,细胞色素C_3促进正常载色体光合磷酸化活性的最适浓度是1.8 μmol,当PMS存在时,这一促进作用随C_3浓度的增加而直线上升,然后呈稳态。 Antimycin A(10~(-7)mol/L)能充分抑制C_3参与的光合磷酸化活性,这一抑制现象在PMS存在时消失。 o~-phenanthroline(1×10~(-5)mol/L.)对C_3参与的光合磷酸化活性亦具抑制作用,并被PMS的添加而消失,当浓度提高时(10~(-3)mol/L),抑制现象不因PMS的存在而消失。 氢气相下的载色体光合磷酸化活性比氩气相下的低,并且随着载色体贮存(-20℃)时间的增长而急剧下降,24h贮存,丧失活性达60％。C_3对氢气相下的光合磷酸化活性具明显的促进作用,而铁氧还蛋白则不能,但两者同时存在时,其磷酸化活性显著提高。     

低温对水稻类囊体膜蛋白磷酸化及光合机构光能分配的影响

研究了低温胁迫对水稻类囊体膜蛋白磷酸化和光能分配的影响。类囊体膜蛋白组分的SDS-PAGE和免疫印迹分析结果显示,低温弱光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)功能蛋白的稳态水平均有所降低。低温(77K)荧光分析表明,低温处理后类囊体膜光能吸收明显下降,而且FPSⅡ/FPSⅠ的比值均较对照组下降,表明低温弱光条件下有更多的激发能被分配到PSⅠ。低温处理同时还改变了类囊体膜蛋白磷酸化水平,捕光天线LHCⅡ蛋白中lhcb1的磷酸化水平明显降低,lhcb2的磷酸化水平增加,进一步证实lhcb2向PSⅠ移动,改变光能分配。PSⅡ反应中心D1、D2蛋白和核心天线CP43的磷酸化水平增高,有利于PSⅡ二聚体的稳定。     

S3307对柚树苗叶片光合特性的影响(简报)

S3307能提高沙田柚和琯溪蜜柚幼苗的叶绿素和类胡萝卜素含量,降低Chla／b值。经50～200mg·L-1S3307处理的柚树幼苗光合速率、荧光参数Fv／Fo、Fv／Fm、φPSⅡ、qP值上升,Rd／Pn、qN、KD值下降。     

杂交水稻及其亲本光合特性的研究Ⅱ.功能叶片的希尔反应、光合磷酸化、ATP酶活性和ATP含量

研究了杂交水稻青优159（母本青A,父本R159）和广优四号（母本广A,父本青六矮）及其亲本功能叶片的希尔反应活性、光合磷酸化、ATP含量及ATP酶活性等。实验结果表明了两组杂交水稻功能叶片的希尔反应活性高于其亲本,其超亲优势分别为13．44％、13、93％,平均优势分别为26．44％、1774％;功能叶片的光合磷酸化活性亦有杂种优势,其超亲优势分别为21．35％、18．81％,平均优势分别为34．06％、22．71％;杂种F1的两种ATP酶（Cd －ATP酶和Mg －ATP酶）活性和叶组织中ATP含量均高于其亲本,亦表现出明显的杂种优势。另外从我们的试验结果中还可以见到,希尔反应活性、光合磷酸化活性、ATP酶活性及ATP含量与光合速率的大小有密切的正相关关系,说明这些生理生化特性可以作为高光合速率杂交水稻鉴别的指标。