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光合作用: 光反應與光磷酸化作用 (英) : 光反應與光磷酸化作用更多的解釋
相關課程
- 我想複習一下上一集影片中講的內容
- 也許應該畫一個更大一點的圖
- 因爲我想在上一集影片中我開始在這右邊
- 寫滿了東西 這是一個非常重要的概念
- 因此我想把它弄得好一點 擴展一下以便能喘過氣來
- 也許在這個過程中我可以填補一些更多的空白
- 讓我們再畫一下葉綠體所在的
- 類囊體薄膜
- 我要在這裡畫一個相同的薄膜
- 讓我把它畫的好一點 分散一點
- 讓我畫一個像那樣的大薄膜
- 這是薄膜的內部
- 你可以想象這一個圈和其它物質
- 可以構成一個類囊體
- 在薄膜的這一邊是囊腔
- 在薄膜的外面是基質
- 在這裡液體充滿了葉綠體
- 這裡是基質
- 這裡只是我們在很多胞器中都能看到的
- 一種標準薄膜
- 但是這實際上是胞器內的一種薄膜
- 它們可能是磷脂雙層膜
- 我只是說 或者我指出這點
- 因爲在這個影片中我想稍微講一下
- 有關質子實際上怎麽穿過這些東西
- 我們怎麽樣使用這些電子進入低能態的能量
- 來吸引質子穿過這層薄膜的內容
- 因此當有了這些生物脂層之後
- 外部是親水的 當然
- 它是親水的是因爲它在極性環境中運行良好
- 然後裏面的是非極性的
- 或者它們是汲極的 你知道了這些概念
- 我可以像那樣畫整個薄膜 但是我不會這麽做
- 太浪費時間了
- 但是讓我像上一集影片中一樣畫一部分
- 因此這些復合體跨越了這些薄膜
- 我們將要講的是光係統II復合體
- 然後我們講光係統I復合體
- 讓我在這裡畫出ATP合酶
- 因此ATP合酶也跨越它
- 它上面有個類似小電機的東西
- 氫質子穿過時會使它旋轉
- 然後它將磷酸鹽與ADP結合來制造ATP
- 一會我會討論一下
- 但是我首先想要指出的是 就像我在上一集影片中說的
- 電子得到激活的第一個地方
- 是在葉綠素和光係統II之中
- 然後它越來越不活躍
- 它從一個復合體進入到另外一個復合體
- 最終進入到光係統I 然後再次被激活
- 然後它被移交 移交 整個時間中
- 能量用來將氫質子
- 從基質傳到囊腔中
- 但是我想問的第一個問題是
- 當我們從這裡開始的時候 爲什麽這個叫做光係統I
- 這卻叫做光係統II呢？
- 原因是 這個是首先被發現的
- 即使在光反應中它實際上進來後第二個被使用
- 或者是産生作用
- 這是首先被發現的 這就是他們爲什麽叫做光係統I
- 但是實際上光係統II才是所有反應開始的地方
- 在一些教科書中你可以看到這個會記爲P680
- 光係統I被記爲P700
- 在這個光係統中 葉綠體
- 對這些數字對應的波長的光吸收的最好
- 因此680相當於680奈米
- 對這些波長的光吸收的最好
- 700相當於700奈米
- 那就是吸收得最好的光的波長
- 現在我想在這下面畫一個小圖
- 來更多的討論一下電子的能態
- 我在上一集影片中已經提到了一點
- 我想在這裡畫一個小圖
- 在這裡我將會寫一些電子參與其中的
- 不同的東西
- 因此現在電子是水的一部分
- 它可以是葉綠素A的一部分
- 它可以是- 我將詳細討論這一點
- 脫鎂葉綠素的一部分 所有的分子或者是復合體
- 都可以成爲其中一部分
- 我將會寫下來 讓我寫下來
- 我不想占用太多的空間
- 色素體醌 然後有一個細胞色素B6F復合體
- 我寫作B6F
- 然後是色素體藍素
- 我就只寫作爲PC 你不需要記住這些
- 也許一周內你就會忘記它們
- 除非你正在學習光合作用
- 記住它們也許是有意義的
- 這是在光係統II中
- 然後在光係統I中有葉綠素
- 有一些其它的 你知道 鐵氧化還原蛋白
- 我用FD來簡寫 還有其它分子 一直寫下去
- 最終的電子受體是NAD+
- 它一旦得到電子就成爲NADPH
- 現在電子非常- 因此這是-
- 上面是高能態 下面是一個低能態
- 因此電子在水中已經很穩定了
- 在葉綠素A中它們會更穩定
- 至少我是這麽認爲的
- 但是以它自己的機制
- 這個電子將永遠不會離開葉綠素A 我們知道發生什麽
- 光子從9300萬英裏遠的地方來
- 你可以認爲光子是小的光數據包
- 或者你可以把它看做光波 不管怎樣
- 如果它激活了- 不一定直接激活葉綠素A
- 它可能會激活其他天線葉綠素或其他色素分子
- 然後通過共振能量 你可以想象它們的振動
- 它最終會直接激活葉綠素A
- 或者是直接激活葉綠素A中的電子
- 這裡的家夥得到激化
- 讓我用一個亮一點的顏色畫一下 因此它進入到一個高能態
- 因此這裡的電子處在高能態中
- 忽略這裡的囊腔 這裡與電子無關
- 然後它進入- 最終當它進入高能態
- 也許我應該這樣畫 它實際上出現在脫鎂葉綠素中
- 這是主要的電子受體
- 它實際上是葉綠素A分子
- 實際上 讓我給你展示一下葉綠素A分子是什麽樣子的
- 葉綠素A分子看起來像這樣
- 通常它有一個碳氫化合物的尾巴 在這裡可以看到
- 而且它有一個紫質環
- 或者我猜你們可能把它叫做紫質頭
- 這裡的東西就叫做紫質
- 在它的中心有一個鎂
- 這裡的綠色的是一個鎂離子
- 當光子或者是
- 來自天線分子的共振能進入時
- 在紫質頭裏的電子雙鍵被激發了
- 這些就是我們討論的電子
- 它們被激發了 第一個電子受體
- 是我剛剛討論的這個脫鎂葉綠素
- 它實際上看起來就像一個葉綠素
- 但是它在中間沒有鎂離子
- 也許我講的有點亂
- 太多了點
- 但是你實際上在這個圖中看到的脫鎂葉綠素
- 光係統復合體的一部分 因此你可以想象
- 電子從葉綠素跳入中間沒有鎂的
- 脫鎂葉綠素中
- 當它在葉綠素中時 它在一個非常
- 非常非常非常高的能態中
- 然後它持續被轉移到脫鎂葉綠素中
- 它進入到色素體醌內
- 去到這裡的稍微低點的能態
- 我們繼續把電子畫成綠色
- 然後它繼續進入稍微低一點的
- 在細胞色素B6F復合體中的能態
- 然後得到了低能級狀態的色素體藍素復合體
- 然後 電子最終進入
- 處於更低的能態的光係統I中
- 也許略高於開始時在光係統II的
- 葉綠素分子中的能態
- 另外一個或者是一組光子進來撞擊光係統I
- 也許通過共振能激發電子的
- 是天線分子 它也許直接撞擊光係統中的
- 葉綠素的反應中心
- 然後再一次得到激化
- 我們再一次得到了一個高電勢的
- 可以能夠隨著它能量越來越低
- 而持續從一個進入另一個分子的電子
- 釋放出的能量可以驅動質子泵
- 最終電子進入到NADPH中
- 仍然在一個相當高的能級中
- 這些電子仍然可以轉移到其他的物質中
- 釋放能量
- 當討論不依賴光的反應時 我們會看到這一點
- 現在我想給你們展示的多重點是
- 我想生動地描述一下
- 電子是從一個相當低的能量狀態開始
- 這種情況發生的唯一方式是通過光能量
- 自己不會發生
- 從一個低能態進入一個高能態
- 我在上一集影片中提到過 電子進入這裡
- 從一個分子轉移到另外一個分子
- 重新被激化 然後一直走
- 最終被NADP+接受變成NADPH
- 那H從哪裏來呢？
- 你可能會說 好吧 H是一個質子
- 質子得到電子然後結合之後得到NADPH
- 但是無論以哪種方式 但問題是什麽取代了這個電子？
- 這就是在上集影片中我討論的
- 令人驚奇的事情 水被氧化了
- 氧化是失去電子
- 因此水通過光係統II的水氧化劑被氧化了
- 這個電子最終進入葉綠素中並取代其中的電子
- 再一次 這是一個驚人的概念 你在氧化氧
- 因此淨效應是 你在利用能量
- 利用這裡的光子能量
- 來從本質上帶走水中的電子 像你知道的
- 當電子在水中時 它大部分時間都在氧中
- 最終從氧中剝離掉電子
- 使它們進入高能態 最終進入到NADPH中
- 在這個過程中 它進入到一個更高的能態中
- 然後進入到NADPH中
- 吸引質子跨越薄膜
- 在上一集影片中我們學習到通過化學滲透
- 最終會通過ATP合酶通道
- 通過這種蛋白質復合體
- 或者是酶復合體 來實際上産生ATP
- ATP來自ADP和磷酸基
- 在電子傳遞鏈的影片中
- 當我討論細胞呼吸時
- 我給了一個這個過程如何發生的可視化概念
- 你怎麽可能- 隨著這些進行
- 你實際上可以將ATP和ADP結合在一起
- 因此在我腦海浬又有一個問題
- 我們討論這些電子從一個分子進入另外一個分子
- 但是實際上這些是怎麽吸引氫通過的呢？
- 我只是在非常簡單地講述
- 我確定實際的植物細胞中會更複雜
- 但是你可以想象我們在這裡有脫鎂葉綠素
- 脫鎂葉綠素這上面有電子
- 也許在這裡有它的電子
- 這只是一個過於簡單的描述
- 然後這裡得到色素體醌
- 這是另外一個受體
- 現在也許在這裡這個蛋白質復合體上
- 想要接受電子的點就在這裡
- 讓我們假設它上面還有另外一個點
- 也可以接受氫 也許它接受這裡的一個氫質子
- 因此你可以想象當它在膜的這一側時
- 氫就可以結合在這裡
- 這個家夥想要結合到上面去 因此它會旋轉
- 因此你可以這樣想象 這是一個輪 這種吸引力
- 因爲電子想進入到這裡的低能態
- 它會旋轉
- 這將允許 本質上 這個氫隨著它的旋轉
- 作爲這種分子 隨著這種蛋白質的旋轉
- 這種氫將能夠穿過障礙
- 一旦這個和那個家夥見面
- 然後氫將會在另外一邊
- 因此它可以自由的再次離開
- 因此 至少在我的腦海浬 這就是我如何想象
- 電子從一個高能態進入一個低能態
- 實際上如何驅動一個反應的過程
- 記住 電子想要這麽做
- 因此它們會將分子的不同部分吸引到一起
- 隨著這些分子旋轉移動
- 這可以幫助促進氫從基質
- 類囊體的外面進入到類囊體的內部
- 這將驅動之後化學滲透的進行
- 現在我想在這裡講一下另一個問題
- 目前我已經描述的一切 我們開始有一個電子在水裏
- 很明顯 當水失去氫原子
- 它同時失去了氫原子和與它的兩個電子
- 你最終得到的只是水
- 因此你從氫原子開始 最終得到的只是O2
- 然後氫質子-
- 電子被葉綠體吸收
- 當你從這起步 我們已經看到
- 電子最終位於NADPH內
- 電子位於這裡的NADPH中
- 有時候 NAD作爲最終的接受者
- 讓我用正確的顏色畫一下
- NAD+作爲最終的接受者 它變成NADPH
- 你可以想象 它從這裡接受的也許是一個氫質子
- 在光合作用中 它從這個電子傳遞鏈接受電子
- 它變成NADPH在基質中遊離
- 基質正是暗反應發生的地方
- 暗反應産生實際的碳水化合物
- 但是這種電子從水進入NADPH的概念
- 叫做非循環式光合磷酸化
- 它叫做非循環
- 是因爲你不是一遍又一遍地用相同的電子
- 電子出發 根據你怎麽看待它
- 在葉綠素或者是水中 最終進入到NADPH中
- 現在有另一種類型的光合磷酸化
- 你也許在猜它叫什麽 它叫做循環-
- 循環光合磷酸化 當我們研究暗循環
- 或卡爾文循環或暗反應
- 或者是不依賴光的反應時我們會看到 它需要很多ATP
- 實際上它使用ATP的比例遠遠高於NADPH
- 它兩者都使用 但是它使用很多ATP
- 所以循環磷酸化只産生ATP
- 實際上並不氧化水
- 所以在這種情況下發生的事情是這個電子
- 它在光係統I中被激活或者是被激化之後
- 它的電子 它最終進入- 不是在NADPH中
- 而是在光係統II中
- 因此不是這個家夥被從水中來的電子取代
- 而是這個家夥 在循環光合磷酸化中結束
- 好 也許我應該從這裡開始
- 最終被原始的電子所取代
- 它在這裡被激化
- 它從分子進入到分子中 低能態
- 氫被吸引進基質中
- 在光係統I中再次得到激化
- 它進入越來越低的能態
- 但是然後再次終止在光係統II中
- 這是循環光合磷酸化
- 所以你可以想象在這種情況下 既然電子
- 永遠不會終止在NAD+中 就不會生産NADPH並停止這一過程
- 既然你從光合作用或者是電子傳遞鏈中
- 直接代替這個電子
- 你無需從水中剝離電子
- 因此不會産生氧氣
- 因此 在這種情況下- 因此這個非循環磷酸化作用
- 這就是大多數光和磷酸化作用
- 是大多數人聯想到的光和磷酸化作用
- 這産生O2和NADPH
- 當然它也産生ATP 而循環光和磷酸化
- 因爲它不需要從水中剝離電子
- 電子不是終止在NADPH中 只是産生ATP
- 因此我想我們現在對光合作用中的光反應
- 有了一個很好的理解
- 我們現在準備好接受它的產物了
- 現在 讓我們記住產物是什麽
- 好 氧氣被淘丟掉了 我們不需要氧氣了
- 但是 氧氣進入到大氣中 我們可以呼吸
- 我們可以使用氧氣做細胞呼吸
- 但是在光合作用的環境中 我們已經産生了很多ATP
- 現在我們有了很多NADPH
- 我們可以利用它結合二氧化碳
- 來産生基質中實際的碳水化合物
- 是在類囊體的外面 但我們現在仍然在類囊體內部
- 下一集影片中我會講到
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