藻类光合作用机理与模型PDF电子书下载

前言 1

第1部分 机理篇 3

第1章 藻类光合色素 3

1 叶绿体 3

2 类囊体膜的结构 4

3 光合色素 6

3.1 叶绿素 6

3.1.1 叶绿素的结构 6

3.1.2 叶绿素的吸收光谱 7

3.1.3 叶绿素在藻类中的分布 8

3.2 类胡萝卜素 9

3.2.1 类胡萝卜素的结构 9

3.2.2 类胡萝卜素的吸收光谱 11

3.3.1 藻胆蛋白的结构 13

3.3 藻胆蛋白 13

3.2.3 类胡萝卜素在藻类中的分布 13

3.3.2 藻胆蛋白的吸收光谱 15

3.3.3 藻胆蛋白在藻类中的分布 17

4 捕光色素蛋白复合体 17

4.1 叶绿素/类胡萝卜素蛋白复合体 18

4.1.1 叶绿素a/b-类胡萝卜素蛋白复合体 18

4.1.2 叶绿素a/c-类胡萝卜素蛋白复合体 20

4.1.3 叶绿素a-类胡萝卜素蛋白复合体 21

4.2 藻胆体 21

参考文献 23

第2章 光合作用的基本原理 27

1 光合膜 27

2 光系统的结构 27

2.1 PSⅡ核心复合体 27

2.2 PSⅠ核心复合体 31

3 光能的吸收和传递 34

4 类囊体膜上的电子传递 35

4.1 Z-图 35

4.2 水的裂解 36

4.2.1 S态循环 36

4.2.2 锰和其它因子的作用 40

4.3 PS Ⅱ——依赖光的水-PQ氧化还原酶 40

4.4 电子经过Cyt b6/f复合体的传递 41

4.4.1 Cyt b6/f复合体的结构 41

4.4.2 Q循环 41

4.5 质蓝素 42

4.6 PS Ⅰ——依赖光的PC-Fd氧化还原酶 43

4.7 电子从PS Ⅰ到NADP+的传递 43

4.8 电子传递抑制剂 43

5.1 电子传递和ATP合成的偶联 44

4.9 环式电子传递与假环式电子传递 44

5 ATP的合成 44

5.2 化学渗透假说 45

5.3 ATP合成酶 45

5.4 ATP合成酶的结合变化和旋转催化机制 47

6 CO2固定 48

6.1 核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶 48

6.2 Calvin循环 49

6.3 Calvin循环的调节 52

6.4 藻类中的C4途径 52

7 光呼吸 53

参考文献 54

第3章 活体叶绿素荧光 57

1 叶绿素荧光的研究历史 57

2 叶绿素荧光的产生及其量子产量 58

3 叶绿素荧光光谱 60

4 光合作用原初光化学反应 61

5 叶绿素荧光诱导动力学与PSⅡ的异质性 61

5.1 叶绿素荧光诱导动力学 61

5.1.1 叶绿素荧光诱导动力学的快相 63

5.1.2 叶绿素荧光诱导动力学的慢相 63

5.2 PSⅡ的异质性 64

5.2.1 PSⅡ的天线异质性 64

5.2.2 PSⅡ的还原侧异质性 65

5.2.3 PSⅡ异质性的动力学及生理意义 66

6 叶绿素荧光诱导动力学的测定和常用荧光参数 67

6.1 PAM荧光仪的测量原理 68

6.2 叶绿素荧光诱导动力学中的常用术语 68

6.3 常用叶绿素荧光参数 70

6.3.1 与叶绿素荧光动力学快相有关的参数 70

6.3.2 与叶绿素荧光动力学慢相有关的参数 71

7 非光化学淬灭 73

7.1 叶绿素荧光淬灭的暗弛豫动力学和非光化学淬灭主要组分的检测 74

7.2 qE 74

7.3 qT 75

7.4 q？ 76

参考文献 76

第4章 藻类光损伤 79

1 光损伤与光饱和曲线 79

2 光损伤的作用位点 80

3 受体侧和供体侧光损伤机制 80

4 低光综合症 82

5 稳态光合作用时的光损伤机制 82

5.1 光损伤与光强的关系 83

5.2 稳态光合作用时的光损伤机制 84

5.3.1 电子传递和光合作用可以减轻光损伤 85

5.3 稳态光合作用时光损伤的影响因素 85

5.3.2 低温可以加剧光损伤 86

5.3.3 光损伤受QA氧化还原状态的调节 86

6 PSⅡ损伤与修复的循环——D1蛋白周转 87

6.1 D1蛋白的降解 87

6.2 D1蛋白的合成、插入和PSⅡ的装配 89

7 紫外线对PSⅡ的光损伤 92

参考文献 92

第5章 藻类光保护 97

1 通过3Chl途径耗散过剩光能 97

2 与△pH和叶黄素循环有关的光保护机制 98

2.1 叶黄素循环 98

2.1.1 紫黄素循环 98

2.1.3 5.6-环氧化黄体素循环 100

2.2 叶黄素循环的光保护机制及△pH的作用 100

2.1.2 硅甲藻黄素循环 100

2.3 qE淬灭机制 101

2.3.1 直接淬灭机制 101

2.3.2 间接淬灭机制 102

3 与激发能分配有关的光保护机制 103

3.1 绿藻中的状态转换机制 103

3.2 蓝藻和红藻中的状态转换 107

4 反应中心防御光损伤的长期机制——D1蛋白的快速周转 107

5 通过光化学反应的光保护机制 108

5.1 同化的线性电子传递 108

5.2 依赖氧的电子传递 108

5.2.1 光呼吸 108

5.2.2 水-水循环 109

5.2.3 叶绿体呼吸 110

5.3 环式电子传递 112

6.1.1 类胡萝卜素 114

6 活性氧的清除 114

6.1 抗氧化剂 114

6.1.2 生育酚 115

6.1.3 抗坏血酸 115

6.1.4 谷胱甘肽 115

6.2 抗氧化酶 115

参考文献 116

第2部分 模型篇 121

第6章 藻类荧光诱导模型 121

1 光合单位 121

2 光合膜上的天线组织 122

3 PSⅡ的结构和功能 123

4 PSⅡ荧光模型 124

4.1 色素激发与荧光产量 124

4.2 陷阱限制与晶格模型 125

4.4 快速激子平衡 126

4.3 漏斗模型 126

4.5 色素群和Butler模型 127

4.6 RRP模型的结构与参数 127

4.7 模型的合理性 129

5 荧光产量与光化学产量的关系 130

5.1 可变荧光与光化学产量 130

5.2 还原QA时的陷阱闭合 131

6 影响荧光产量和曲线的主要因子 132

6.1 非光化学淬灭 132

6.2 PSⅡ异质性 132

7 PSⅡ的连接性 133

8 二组分模型的表征 134

9 RRP模型的表征 135

9.4 RRP模型 136

9.3 PSU中激发态的陷阱 136

9.2 激发子的反应中心陷阱 136

9.1 激发态在单个色素上的衰退 136

9.5 连接单元模型 140

9.5.1 荧光和光化学量子产量 140

9.5.2 荧光诱导动力学 142

9.5.3 Genty方程 142

9.5.4 连接模型的特例——湖泊模型 143

9.5.5 Stern-Volmer方程 144

9.5.6 荧光诱导曲线的互补面积 144

9.5.7 参数J 145

10 双电子门模型 145

11 荧光诱导模型改进中存在的问题 146

参考文献 146

第7章 藻类光合作用响应曲线 150

1 光合作用-光强响应的经验模型 150

2 闪光产量和Webb公式的生物学基础 152

3 光合作用响应的机理模型 153

3.1 Megard模型 153

3.2 Eilers-Peeters模型 155

4 Han模型 157

4.1 光合单位与光量子效率 157

4.2 光饱和曲线 158

4.3 具有光抑制的P-I曲线 159

4.4 光合作用光抑制的本质 161

4.5 光保护对光合作用响应的影响 163

4.6 光适应对光合作用响应的影响 164

5 光合作用动态 165

5.1 光适应对光合作用动态的影响 165

5.2 光抑制对光合作用动态的影响——DYPHORA 167

5.3 基于D1蛋白破坏的光合作用动态 168

5.4 基于PSⅡ损伤的光合作用动态 171

参考文献 174

5.5 PSⅡ动力学模型的生物学基础 174

第8章 海洋光合产量与计算 178

1 水柱初级生产 178

1.1 初级生产力的测量 178

1.1.1 14C法 179

1.1.2 18O法 179

1.2 影响水柱初级生产的因素 179

1.2.1 生物量 179

1.2.2 光 180

1.2.3 其它环境因子的影响 190

1.3 水柱初级生产力的时空分布 192

1.3.1 不同纬度的季节变化 192

1.3.2 不同水文特征海域的初级生产 193

1.4.3 时间整合模型 194

1.4.4 深度整合模型 194

1.4 水柱初级生产力模型 194

1.4.2 波长整合模型 194

1.4.1 波长积分模型 194

2 海洋浮游植物生物量分布 195

2.1 叶绿素遥感 195

2.2 水柱浮游植物生物量 198

2.2.1 垂直分布 198

2.2.2 水柱生物量计算 201

2.3 生物量的全球时空分布 201

3 全球海洋初级生产估算 203

3.1 基于海洋生产力类型的统计估算 203

3.2 基于卫星遥感叶绿素浓度的模型估算 205

3.2.1 海洋分区模型 205

3.2.2 查表模型 206

3.2.3 垂向归纳模型 207

4 全球海洋光合作用与生物地球化学循环 209

4.1 海洋生物泵 209

4.2 N、P循环 211

4.3 海洋光合作用与地质变迁 213

参考文献 214

第9章 藻类CO2浓缩机制与模型 217

1 水体碳环境 217

2 CCM机制的判定 218

3 藻类CCM运行机理 219

3.1 蓝藻 219

3.1.1 蓝藻CCM的基本原理 219

3.1.2 转运系统 222

3.1.3 羧化体 225

3.1.4 无机碳吸收的动态变化 226

3.2 真核微藻 227

3.2.1 无机碳泵的种类和位置 228

3.2.2 CO2浓度提高的部位和机制 229

3.2.3 碳酐酶的分布 231

3.3 大型藻类 232

3.3.1 水生被子植物的HCO3-利用 232

3.3.2 轮藻的HCO3-利用 233

3.3.3 其它大型藻类 233

4 CCM的生物学意义 234

5 数值模型 235

5.1 Reinhold模型 235

5.2 Fridlyang模型 240

5.3 光强对CCM运转的影响 243

参考文献 248

后记 253