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1. 光合作用原理16/May/2015 光通平台-植栽 · 2. 能量說太陽光的光譜(spectrum) 及葉綠素(chlorophyll) 的吸收光譜(absorption spectrum) 光通平台-植栽□ 其中可見光段，佔 ... We'veupdatedourprivacypolicy. Clickheretoreviewthedetails. Tapheretoreviewthedetails. × Successfullyreportedthisslideshow. YourSlideShareisdownloading. × Activateyour30dayfreetrial tounlockunlimitedreading. 入門篇植栽第二十三講-光合作用之原理-V2 Report EddieChang張銘順 • Jun.02,2015 • 4likes • 6,007views Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 Skiptonextslide Youcanskiptothenextslidein 3 NextSlideShares Youarereadingapreview. Activateyour30dayfreetrial tocontinuereading. ContinueforFree UpcomingSlideShare 入門篇植栽第十三講-植物生長燈植物輻射能量和光子通量計算-V2 Loadingin…3 × HowtoMasterDifficultConversationsatWork–Leader’sGuide Piktochart HowtoLandthatFirstCustomer Floown Howtothinklikeastartup LoicLeMeur WhattoUploadtoSlideShare SlideShare BeAGreatProductLeader(Amplify,Oct2019) AdamNash TrillionDollarCoachBook(BillCampbell) EricSchmidt APIdaysParis2019-Innovation@scale,APIsasDigitalFactories'NewMachi... apidays Afewthoughtsonworklife-balance WimVanderbauwhede Facebook Twitter LinkedIn Size(px) Starton ShowrelatedSlideSharesatend Share Email     Topclippedslide 1of49 Ad 1of49 Ad 入門篇植栽第二十三講-光合作用之原理-V2 Jun.02,2015 • 4likes • 6,007views Report DownloadNow Download Downloadtoreadoffline Photosynthesis Readmore EddieChang張銘順 Follow R&DDirector Photosynthesis Readmore Advertisement 入門篇植栽第十三講-植物生長燈植物輻射能量和光子通量計算-V2 EddieChang張銘順 入門篇植栽第一講-相關Led植栽的光量名詞說明-v2 EddieChang張銘順 Tepco認識輻射 虛空鄭 入門篇植栽第二十二講-光合作用之葉綠素-V1 EddieChang張銘順 Endof-lifemanagementsolarphotovoltaicpanels2016irena Alpha LowVoidingReliableSolderInterconnectsforLEDPackagesonMetalCorePCBs... Alpha Irresistiblecontentforimmovableprospects VelocityPartners HowToBuildAmazingProductsThroughCustomerFeedback ProductSchool BridgingtheGapBetweenDataScience&Engineer:BuildingHigh-PerformanceT... ryanorban Introtousercentereddesign RebeccaDestello Advertisement 入門篇植栽第十三講-植物生長燈植物輻射能量和光子通量計算-V2 EddieChang張銘順 入門篇植栽第一講-相關Led植栽的光量名詞說明-v2 EddieChang張銘順 Tepco認識輻射 虛空鄭 入門篇植栽第二十二講-光合作用之葉綠素-V1 EddieChang張銘順 Endof-lifemanagementsolarphotovoltaicpanels2016irena Alpha LowVoidingReliableSolderInterconnectsforLEDPackagesonMetalCorePCBs... Alpha Irresistiblecontentforimmovableprospects VelocityPartners HowToBuildAmazingProductsThroughCustomerFeedback ProductSchool BridgingtheGapBetweenDataScience&Engineer:BuildingHigh-PerformanceT... ryanorban Introtousercentereddesign RebeccaDestello Advertisement MoreRelatedContent Featured(20) HowtoMasterDifficultConversationsatWork–Leader’sGuide Piktochart HowtoLandthatFirstCustomer Floown Howtothinklikeastartup LoicLeMeur WhattoUploadtoSlideShare SlideShare BeAGreatProductLeader(Amplify,Oct2019) AdamNash TrillionDollarCoachBook(BillCampbell) EricSchmidt APIdaysParis2019-Innovation@scale,APIsasDigitalFactories'NewMachi... apidays Afewthoughtsonworklife-balance WimVanderbauwhede Isvcstillathingfinal MarkSuster TheGaryVeeContentModel GaryVaynerchuk MammalianBrainChemistryExplainsEverything LorettaBreuning,PhD Blockchain+AI+CryptoEconomicsAreWeCreatingaCodeTsunami? DinisGuarda TheAIRush Jean-BaptisteDumont AIandMachineLearningDemystifiedbyCarolSmithatMidwestUX2017 CarolSmith 10factsaboutjobsinthefuture PewResearchCenter'sInternet&AmericanLifeProject HarrySurden-ArtificialIntelligenceandLawOverview HarrySurden InsideGoogle'sNumbersin2017 RandFishkin Pinot:RealtimeDistributedOLAPdatastore KishoreGopalakrishna HowtoBecomeaThoughtLeaderinYourNiche LeslieSamuel VisualDesignwithData SethFamilian HowtoMasterDifficultConversationsatWork–Leader’sGuide Piktochart HowtoLandthatFirstCustomer Floown Howtothinklikeastartup LoicLeMeur WhattoUploadtoSlideShare SlideShare BeAGreatProductLeader(Amplify,Oct2019) AdamNash TrillionDollarCoachBook(BillCampbell) EricSchmidt Advertisement 入門篇植栽第二十三講-光合作用之原理-V2 1. 光合作用原理 16/May/2015 光通平台-植栽 2. 能量說太陽光的光譜(spectrum)及 葉綠素(chlorophyll)的吸收光譜(absorptionspectrum) 光通平台-植栽 ■其中可見光段，佔整體到達 地面總能量的50%。

■可見光段的光能只有60%~65%能夠 被植物所吸收。

■在被植物所吸收的光能中，其中波 長為610~720nm的紅橙光輻射約佔 被吸收的生理輻射光能的85%；波 長為400~510nm的藍紫光輻射約佔 被吸收的生理輻射光能的12%。

3. 光合作用 利用太陽能去驅動化學反應，將二氧化碳跟水轉化成 氧和碳水化合物， 光通平台-植栽 4. 光通平台-植栽 光合作用過程 光反應：葉綠素吸收太陽光能，把 水分解成[氫]和氧氣，並 能夠產生能量，所產生的 氧氣則釋放到大氣。

暗反應 (碳反應)： 葉綠體中的酵素，利用上 述光反應所產生的能量和 [氫]，把二氧化碳轉換成 葡萄糖和水。

此反應進行 主要是受酵素的影響，而 與光照沒有直接的關係， 故稱為暗反應。

光合作用產出物：葡萄糖和氧氣 植物的光合作用可分為光反應和暗反應兩個步驟如下： 12H2O+陽光→12H2+6O2[光反應] 12H2(來自光反應)+6CO2→C6H12O6(葡萄糖)+6H2O[暗反應] 5. 光合作用 光反應 吸收光能 電子傳遞 水的分解 合成ATP、 NATPH 碳反應 固定CO2 合成磷酸 甘油醛 合成雙磷酸 核酮醣 光通平台-植栽 6. 光合作用過程 光通平台-植栽 7. 光通平台-植栽 光合作用過程 8. 光通平台-植栽 電子傳遞的主要生理功能 光反應所產生的NADPH和ATP是促使碳反應進 行不可缺少的還原劑及能量 光反應碳反應 NADP+、ADP+Pi NADPH、ATP 9. 光合色素複合物的吸收光譜 光通平台-植栽 光合色素複合物 Chlorophylla：葉綠素a Chlorophyllb：葉綠素b lutein：葉黃素， zeaxanthin：玉米黃素 β-carotene：β胡蘿蔔素， lycopene：番茄紅素 反應中心 ChlorophyllaP680/P700a 10. 光通平台-植栽 11. 光合作用 光合作用場所 類囊膜上四種主要的色素蛋白複合體 光合色素之化學結構 光系統組成 光系統II(PSII)組成 植物的光系統如何捕抓光？ 光能量轉移機制 光解作用 光系統I(PSI)組成 光系統I及光系統II的反應流程圖 12. 類囊體之形態與構造(光合作用場所) 光通平台-植栽 葉 綠 餅 類 囊 體 LHCII（PSIIlightharvestingcomplex） LHCI（PSIlightharvestingcomplex） Cytochrome細胞色素b6f複合體 基質 類囊體腔 類囊膜 13. 類囊膜之形態與構造 光通平台-植栽PSII(photosystemII,光系統II) PSI(photosystemI,光系統I) 14. 類囊膜(光合作用場所) 光通平台-植栽 類囊膜 類囊體內腔(thylakoidlumen) 基質(Stroma) 15. 光通平台-植栽 在1980年代，科學家利用一些介面活性劑從類囊膜上分離 出四種主要的色素蛋白複合體，分別為： ■光系統I(photosystemI，PSI)； ■光系統II(photosystemII，PSII)； ■細胞色素b6/f複合體（cytochromeb6/fcomplex）； ■ATP合成酶(ATPsynthase)。

■其中光系統I和光系統II在結構上是由光合色素和蛋白質所 組成，在功能上則是光反應中吸收光能的單位。

■細胞色素複合體主要由細胞色素和含鐵蛋白質組成，其功 能則是進行電子的傳遞。

■ATP合成酶顧名思義是合成ATP的酵素。

類囊膜上四種主要的色素蛋白複合體 16. 光合色素 每一個光合系統組成(類囊體內) 由數百個色素分子組成，包括二種不同種類的葉綠素（葉綠素a和葉綠素b） 與胡蘿蔔素。

Antennapigments includethechlorophylls (bothaandb), xanthophylls, carotenoids,andmany others. 光通平台-植栽 17. 光通平台-植栽 光合色素之化學結構 通常葉綠素和胡蘿 蔔素的比例約為3:1， chla與chlb也約為 3:l，全部葉綠素和 幾乎所有的胡蘿蔔 素都在類囊膜中， 與蛋白質以非共價 鍵結合，一條肽鏈 上可以結合若干色 素分子，各色素分 子間的距離和取向 固定，有利於能量 傳遞。

玉米黃素β-胡蘿蔔素葉綠素a葉綠素b 18. 光系統組成 每個光系統由吸收光的外圍光合色素複合物(統稱為天 線色素系統)和一個反應中心組成，反應中心內含有兩 個特殊的葉綠素a分子和第一個電子受體。

兩個特殊的葉綠素分子 天線色素複合物 為何叫做天線色素？ 就像天線一樣，吸收不同波長的光能，將能量傳遞到反應中心。

光通平台-植栽 19. 光系統II(PSII)組成 光通平台-植栽 PSII由外圍光合色素群(統稱為天線色素系統)和反應中心組成； 反應中心內有一對特殊葉綠素a分子，稱為P680（意即此色素的最高吸收波長為 680nm。

核心周圍的輔助色素系統內含有大量葉綠素a、葉綠素b、葉黃素及胡蘿蔔素等色 素蛋白質複合體。

天線色素系統 第一電子受體 反應中心 20. 光通平台-植栽 光系統II（PSII） PSII的反應中心稱為P680 –P：色素（pigment） –680：此葉綠素在波長 680nm處吸光最大 此處的類胡蘿蔔素為葉黃 素 21. 光通平台-植栽 光系統II的反應中心是P680，當受到光激發後也 產生高能態的P680*，會很容易的將電子傳遞給 電子接受者葉綠二酸(pheophytin，Pheo，與 PSI的A0類似，是含有鎂的似chlorophyll錯合 物)，產生Pheo-。

P680+藉由含有錳的簇狀結 構化合物的提供電子而回到基態。

此錳的簇化合 物，是一個可以分裂水分子(water-splitting)的 催化劑，它會進行將水氧化成氧氣並提供電子給 光系統II的反應。

還原的Pheo-會分別將電子傳 給塑醌a(plastoquinone，Qa) 光系統II作用機制 22. 光系統II反應中心 反應中心參與者 ■一對葉綠素a(P680) ■H20水分子 ■來自周邊天線色素複合物轉移過來的能量 天線色素複合物如葉綠素a,b、胡蘿蔔素、葉黃素 等吸收可見光的光能，來作為對反應中心內光能的 補充。

光通平台-植栽 23. 植物的光系統如何捕抓光？ 光通平台-植栽 24. 植物的光系統如何捕抓光？ 光通平台-植栽 補光色素複合體 由大約200個葉綠 素分子和一些肽鏈構成 。

大部分色素分子起捕 獲光能的作用，並將光 能以誘導共振方式傳遞 到反應中心色素。

因此 這些色素被稱為天線色 素。

葉綠體中全部葉綠 素b和大部分葉綠素a 都是天線色素。

另外類 胡蘿蔔素和葉黃素分子 也起捕獲光能的作用， 叫做輔助色素。

光能以共振方式傳遞 PrimaryElectronAcceptor 看成是氧化劑(把別的物質氧化，自己還原的角色稱為「氧化劑」，拿到電子) 25. PhotosystemII(各色素吸光能量轉移) lutein：葉黃素， zeaxanthin：玉米黃質 β-carotene：β胡蘿蔔素， lycopene：番茄紅素 各個天線色素(葉黃素、玉米黃質、β胡蘿蔔素、葉綠素a和b) 吸收來自外面光源各自波長的光子能量，透過共振能量轉移方式將能量轉移給葉 綠素a的反應中心，P680 光通平台-植栽 26. PhotosystemII(各色素吸光能量轉移) 輔助色素的空間排列只允許單一方向的一一傳遞， 全部朝向反應中心，達到匯集能量的目的。

光通平台-植栽 27. 輔助色素用甚麼方式將所吸收的能量傳 給葉綠素a？ 輔助色素吸收光能使電子激發到高能階， 如果緊鄰有一個接受者，透過共振，高能階的電 子回到基態時放出的能量，能激發緊鄰接受者的 電子到高能階(這個過程叫作resonanceenergytransfer)。

輔助色素的空間排列只允許單一方向的一一傳遞， 全部朝向反應中心，達到匯集能量的目的。

輔助色素(accessorypigment)： 指除光合成生物的葉綠素a外的同化色素。

胡蘿蔔素、葉黃素吸收可見光 的色素，這類色素是對葉綠素捕獲光能的補充。

28. PhotosystemII(各色素吸光能量轉移) 光通平台-植栽 29. ■當光子撞擊到色素分子，並且被色素分子吸收，它的能量被轉移到色素分子 的電子，使電子從穩定的基態進入到較高能階、較不穩定的激態；很快地激 態電子就滑落到基態，將吸收的能量以光或熱的形式釋放出去。

■共振能量轉移-天線色素將吸光之能量轉移至鄰近天線色素，直至反應中心 在葉綠體中，一旦某一個天線色素分子吸收光能後激發電子至高激發能階， 當此高的能階的電子返回低能階時，會同時激發鄰近天線分子的電子至高能 階(此時無需光子作用)，如此從第一個進入激態的色素分子開始，一個色素 接著另一個色素能量導，最後抵達反應中心。

■電子傳遞-一旦反應中心攔截到激態電子，反應中心的分子變成一個強而有 力的電子提供者(還原劑)，將充滿能量的電子傳遞給第一接收分子，接收分 子對電子有強大的吸引力。

天線色素複合體 光能量轉換機制說明 光通平台-植栽 共振能量轉移電子傳遞 30. 在非輻射衰變，激發電子的能量可以被轉移到另一個類似的分子，該 激發的能量，將隔壁分子的電子激發至激發態(此時無需光子作用)。

這個過程稱為共振能量轉移或稱為激發轉移。

光通平台-植栽 光能量轉移機制 激發態 共振能量轉移 31. 光能量轉移機制---電子傳遞 當葉綠素吸收光能後，葉綠 素分子便呈激動的高能狀態， 很容易放出電子。

由葉綠素 放出電子，可以經過一連串 的電子傳遞，卽電子從高能 介質往低能介質傳遞。

利用 電子傳遞過程所釋出的能量， 以合成ATP。

光通平台-植栽 32. 光能量轉移機制---電子傳遞 分子1從反應中心拿到電子，分子1成為”還原劑”會將電子傳遞給分子2；分子 1帶正電子分子，成為”氧化劑”，再從從反應中心拿到電子，如此周而復始。

分子2從分子1得到電子後，再將電子往後傳(電子由PSII傳遞至PS1)。

還原劑 氧化劑 光通平台-植栽 33. Cytochromecomplex細胞色素化合物 在植物中葉綠體的類囊 體細胞膜(Thylakoid membranes)中，有兩 種光反應的系統，雖然 有類似的光反應中心， 必須兩者同時作用下， 才能將電子一步一步的 向低能量傳遞，進而達 到儲存電子的工作，這 兩種系統分別稱為光系 統I(photosystemI， PSI)及光系統II (photosystemII，PSII) 光通平台-植栽 NADP看成是還原劑(把別的物質還原，自己氧化的角色稱為「還原劑」，失去 電子) 34. 光通平台-植栽 35. 光水解作用(photolysis) 光通平台-植栽 當葉綠素吸收光能後，葉綠素分子便呈激發的高能狀 態，很容易放出電子。

當葉綠素放出電子的同時，也促進 水分子的分解，產生氧、氫離子（H+）及電子（e—）。

葉綠素a(P680)氧化劑，將來自天線色素轉移過來的能 量將水分子中的電子激發後，從H20處拿走二個自由電子， 而恢復原來的非激發狀態，以便再用於吸收光能。

2H20→4H++4e-+O2↑ 36. 氧分子 2H20→4H++4e-+O2↑。

++ ++ 氫離子電子 光通平台-植栽 光水解作用 葉綠素接受 由水分子來的電子 37. 光合作用系統Ⅰ的反應中心複合物是P700 ■接收P700電子的是一種稱為FeS的蛋白質。

■電子從P700轉移到FeS，FeS蛋白質被還原(得到電子)，P700被氧化(失去電子)。

■接著，高能量的電子從FeS傳遞到第二個電子接收分子Fd。

■然後第二個接收分子再將電子傳遞給第三個接收分子，FAD複合物。

■FAD複合物將電子傳遞給菸鹼醯胺腺素二核甘磷酸二鈉(NADP+)，NADP+分子位於 類囊體膜外的間質stroma。

■每個NADP+分子能從FAD接收2個電子，同時從葉綠體內的間質拿走2個氫離子結合， 還原成NADPH。

產物NADPH繼續待在間質中，在二氧化碳進行還原反應時， NADPH會提供電子，使反應順利製造出碳水化合物。

光通平台-植栽 stroma 電子從P700反應中心移動 到FeS接收化合物，繼續 沿著一連串的電子傳遞蛋 白質轉移到NADP+，製造 出NADPH。

光系統I(PSI)組成 38. 光通平台-植栽 39. 光系統I及光系統II的反應流程圖 光通平台-植栽 光系統II的反應中心稱為P680， 光系統I的反應中心稱為P700 對於所有需氧的光合作用細胞 都含有PSI及PSII 40. 光通平台-植栽 光系統I（PSI） PSI的反應中心稱為P700 –P：色素 –700：此葉綠素在波長 700nm處吸光最大 此處的類胡蘿蔔素為胡蘿蔔 素 41. 光通平台-植栽 當P700受到光激發後，產生高能態的P700*，會很容易的將電子傳遞 給電子接受者A0(含有鎂的似chlorophyll錯合物)，產生P700+及A0 -。

P700+會由含有銅的塑青素(plastocyanin，PC)得到電子回到穩 定的基態，A0-會經由一連串的電子轉移，分別傳給A1(葉綠醌， phylloquinone，類似維生素K1)、鐵-硫鐵蛋白(iron-sulfurprotein) 最後傳到鐵氧化還原素(ferredoxin，Fd，含有2Fe-2S的反應中心， 其中每個鐵皆是進行單電子的轉移反應，Fe2+→Fe3+)，最後還原形 成的ferredoxin將會還原NADP+變為形成NADPH， 反應式如下： +2H++NADP+→ 光系統I藉由還原NADP+，形成NADPH，其反應就是以質子與 NADPH形式來儲存電子。

光系統I作用機制 42. 卡爾文循環（Calvincycle） •光反應後 –葉綠體基質（stroma）中的 酵素即可利用光反應所產生 的ATP及NADPH，以進行 二氧化碳的同化作用 •此反應過程稱為卡爾文循環（ 簡稱卡氏循環） 43. 三碳循環（C3cycle） •二氧化碳進入卡爾文循環後第一個產生的物質是三碳 化合物 •因此又稱此循環為三碳循環 •進行C3循環的植物則稱為C3植物 –如水稻及大麥等 光通平台-植栽 44. 三碳植物葉片構造與碳反應關係示意圖 光通平台-植栽 45. 碳反應的產物 •CO2進入卡爾文循環 與五碳醣作用產生三 碳化合物 •此三碳化合物消耗光 反應產生的ATP與 NADPH後，產生三 碳醣 光通平台-植栽 46. 碳反應的產物 •一部分三碳醣可 再生成五碳醣， 以進行另一卡爾 文循環 •另一部分三碳醣 留在葉綠體內合 成澱粉，或輸出 到細胞質中合成 蔗糖 光通平台-植栽 47. 葡萄糖的合成反應 •我們常誤以為葉綠體光合作用把CO2轉換成葡萄糖。

•實際上：卡爾文循環示意圖 已明確指出，於葉綠體基質 中，CO2並沒有合成葡萄糖 的反應，而是產生三磷酸甘 油醛。

此三碳化合物從葉綠 體基質中輸出到細胞質，在 細胞質內繼續合成蔗糖或澱粉。

光通平台-植栽 48. 參考資料 1.植物的光合作用及光感應.pdf涂世隆 2.生物系統中的電子轉移.pdf 3.光合作用.pdf楊祺明 4.光合作用效率.pdf許大全 5.光合作用-能量的來源.ppt 光通平台-植栽 教學網站 https://www.youtube.com/watch?v=g78utcLQrJ4 https://www.youtube.com/watch?v=joZ1EsA5_NY https://www.youtube.com/watch?v=YeD9idmcX0w https://www.youtube.com/watch?v=hj_WKgnL6MI https://www.youtube.com/watch?v=GR2GA7chA_c&list=PLJfwA7_CzYE_Jf _9si9uVABtA6tNvmaOI × ShareClipboard × Facebook Twitter LinkedIn Link Publicclipboardsfeaturingthisslide × Nopublicclipboardsfoundforthisslide Selectanotherclipboard × Lookslikeyou’veclippedthisslidetoalready. Createaclipboard Youjustclippedyourfirstslide! Clippingisahandywaytocollectimportantslidesyouwanttogobacktolater.Nowcustomizethenameofaclipboardtostoreyourclips. Createaclipboard Name* Description Visibility OtherscanseemyClipboard Cancel Save SharethisSlideShare SpecialOffertoSlideShareReaders × TheSlideSharefamilyjustgotbigger.Enjoyaccesstomillionsofebooks,audiobooks,magazines,andmorefromScribd. Readfreefor60days Cancelanytime. 4likes × 軍平周 Oct.05,2021 Jer-WeiRau Feb.24,2020 TechnicalSpecialistatYuanZeUniversity at YuanZeUniversity TyphoonWu Jan.10,2018 OwenChang May.23,2017 教師（二信高中） at 二信高中 Views × Totalviews 6,007 OnSlideShare 0 FromEmbeds 0 NumberofEmbeds 21 Youhavenowunlockedunlimitedaccessto20M+documents! × UnlimitedReading Learnfasterandsmarterfromtopexperts UnlimitedDownloading Downloadtotakeyourlearningsofflineandonthego YoualsogetfreeaccesstoScribd! Instantaccesstomillionsofebooks,audiobooks,magazines,podcastsandmore. Readandlistenofflinewithanydevice. FreeaccesstopremiumserviceslikeTuneln,Mubiandmore. DiscoverMoreOnScribd × We'veupdatedourprivacypolicy. We’veupdatedourprivacypolicysothatwearecompliantwithchangingglobalprivacyregulationsandtoprovideyouwithinsightintothelimitedwaysinwhichweuseyourdata. Youcanreadthedetailsbelow.Byaccepting,youagreetotheupdatedprivacypolicy. Thankyou! Acceptandcontinue Viewupdatedprivacypolicy We'veencounteredaproblem,pleasetryagain.