当前课程知识点：现代生物学导论 > 第四讲 能量和代谢 > 4.7 光合作用 > 4.7 光合作用
光合作用是一个很棒的过程
因为这一个过程给了我们两个必需的东西
第一个呢是氧气，第二个呢是食物
光合作用不仅仅发生在植物中，在细菌、藻类等都有
所以这一过程在很早以前就出现了
我们首先来看看发生光合作用的地点：植物的叶绿体
那么这个呢是植物细胞，大家可以看到里面有很多的叶绿体
首先来熟悉一下叶绿体的结构
那么这个是类囊体，是叶绿体中的一种单层膜囊状的结构
是光合作用中光反应进行的场所
类囊体的存在增大了叶绿体内的膜面积，从而增大了受光面积
类囊体常常堆积起来形成基粒，而基粒由基质片层相互连接着
叶绿体内有液体，叫做基质，基质是Calvin循环发生的地点
那么这个呢是光合反应的总反应式
反应物呢是水、二氧化碳和光
产物呢是葡萄糖和氧气
光合作用的英文是photosynthesis
photo指的是光，synthesis指的是合成
所以，在光合作用中有两大步骤
发生在类囊体的光反应
以及发生在基质中的碳反应，也叫做Calvin循环
首先，水和光进入叶绿体的细胞膜，产生氧气、NADPH和ATP
然后，CO2进入碳反应，产生葡萄糖
下面呢我们就来具体地讨论
在类囊体的膜上，首先光到达膜上
镶嵌在膜上的蛋白质包括叶绿素统称为光合作用系统
分为光合作用系统I和光合作用系统II
在光照的情况下，两个系统分别吸收700nm和680nm波长的光子
作为能量，将从水分子光解过程中得到电子不断传递
那么最后呢传递给辅酶NADP
通过铁氧还蛋白-NADP还原酶将NADP还原成NADPH
同时，水被分解产生氧气和H离子
产生的氧气从细胞中扩散出去
而水分子光解所得到的氢离子则因为顺浓度差
通过类囊体膜上的蛋白质复合体
从类囊体内向外移动到基质
那么下面呢请同学们思考：这里的步骤和细胞呼吸的过程有什么不同
那么这一过程呢势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供碳反应所用
而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP所带走
所以，在这个过程中，光分解成水，产生氧气
将光能转变成化学能，产生ATP，为碳反应提供能量
同时，利用光解产物氢离子，合成NADPH及H离子
为碳反应提供了还原剂
那么下一步就是碳反应了
碳反应实质上是一系列的酶促反应
即通过Calvin循环实现
Calvin循环的反应场所是叶绿体内的基质
循环可分为三个阶段：羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生
大部分植物，会将吸收到的1分子的CO2
通过一种叫作“二磷酸核酮糖羧化酶”的作用
整合到一个五碳糖分子RuBP上
这一步的反应意义是
把原本并不活泼的CO2分子活化，使之随后能被还原
但是这种六碳化合物极其不稳定
会立刻分解为2分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸被还原，此过程需要消耗ATP，产物是3-磷酸丙糖
然后呢再经过一系列复杂的生化反应
3-磷酸甘油酸再与NADPH在ATP供能的条件下反应
生成糖类并还原出二磷酸核酮糖
被还原出的二磷酸核酮糖则继续参与碳反应
那么就是通过这么一个过程产生了葡萄糖
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
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-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
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-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
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-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
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-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
