[科普中國]-光合原初反應(yīng)

光合原初反應(yīng)(primary reaction of photosynthesis)光合作用中色素分子被光激發(fā)引起的光物理和光化學(xué)反應(yīng)過程，包括有機(jī)色素對光能的吸收、光能在色素分子之間傳遞和受光激發(fā)的葉綠素分子引起的電荷分離。在激發(fā)態(tài)葉綠素分子將一個(gè)電子傳遞給原初電子受體后，自身呈氧化態(tài)葉綠素，它又可從原初電子供體獲得電子而回復(fù)到原來的狀態(tài)，又進(jìn)行下一輪的光合原初反應(yīng)。

簡介光合原初反應(yīng)(primary reaction of photosynthesis)光合作用中色素分子被光激發(fā)引起的光物理和光化學(xué)反應(yīng)過程，包括有機(jī)色素對光能的吸收、光能在色素分子之間傳遞和受光激發(fā)的葉綠素分子引起的電荷分離。在激發(fā)態(tài)葉綠素分子將一個(gè)電子傳遞給原初電子受體后，自身呈氧化態(tài)葉綠素，它又可從原初電子供體獲得電子而回復(fù)到原來的狀態(tài)，又進(jìn)行下一輪的光合原初反應(yīng)。1

色素分子對光能的吸收葉綠素分子的卟啉環(huán)是一個(gè)大π鍵，其中的π電子或未成對的n電子在接受光能后進(jìn)行π→π*或n→π*的躍遷，即所謂激發(fā)。共軛雙鍵的數(shù)量越多，則π→π*π*電子躍遷較易進(jìn)行。1

反應(yīng)中心色素分子的光化學(xué)反應(yīng)光系統(tǒng)一的反應(yīng)中心色素分子吸收可見光的峰值是在700nm故稱P700。光系統(tǒng)二的反應(yīng)中心色素分子吸收可見光的峰值是在680nm故稱P680。反應(yīng)中心還具有一個(gè)原初電子受體和一個(gè)原初電子供體。當(dāng)反應(yīng)中心色素分子受光激發(fā)時(shí)，激發(fā)態(tài)分子具有很高的能量，并且極不穩(wěn)急它隨即放射出一個(gè)高能電子，在高能電子被原初電子受體接受時(shí)就發(fā)生電荷分離而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化。PSI的電荷分離是在P700和X之間進(jìn)行的。PSII的電荷分離是發(fā)生在P680和去鎂葉綠素之間。P700或P680射出電子后自身成為氧化態(tài)葉綠素a，原初電子供體可以向它提供電子，使其恢復(fù)到原來的狀態(tài)。由此可見，光合作用的原初光化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)氧化還原過程。1

發(fā)展及應(yīng)用光合原初反應(yīng)的產(chǎn)物壽命極短，數(shù)量微少。反應(yīng)速度很快，且不受溫度影響。由于研究方法(包括核磁共振、微分光譜等)的改進(jìn)，原初光反應(yīng)的研究工作取得了相當(dāng)進(jìn)展。美國學(xué)者皮林(M.J.Pelting)于1979年第一個(gè)成功構(gòu)筑成與光合細(xì)菌的反應(yīng)中心相似的人工復(fù)制系統(tǒng)，向人們顯示了人工模擬光合作用和開發(fā)利用太陽能的前景。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

趙陽國 - 副教授 - 中國海洋大學(xué)