生物专业英语讲课文档

生物专业英语第一页，共62页。PhotosynthesisIt

isaprocessusedbyplantsandotherorganismstoconvert

light

energyintochemicalenergy；PhotosynthesismaintainsatmosphericoxygenlevelsandsuppliesalloftheorganiccompoundsandmostoftheenergynecessaryforlifeonEarth.Photosynthesis[,fəʊtə(ʊ)'sɪnθɪsɪs]=

φῶς(phōs,light)+σύνθεσις(synthesis,puttingtogether)第二页，共62页。Discovery—mid-17thcenturyMeasuredthe

mass

ofthesoilusedbyaplantandthemassoftheplantasitgrew.Afternoticingthatthesoilmasschangedverylittle,hehypothesizedthatthemassofthegrowingplantmustcomefromthewater.JanvanHelmont

(mid-17thcentury)第三页，共62页。Theairthathadbeen"injured"bythecandleandthemousecouldberestoredbyaplant.JosephPriestley(chemistandminister)Discovery—

1771Importantyear第四页，共62页。RepeatedPriestley'sexperimentsanddiscoveredthatitwastheinfluenceofsunlight.Discovery—

1779JanIngenhousz第五页，共62页。1782,JeanSenebierdemonstratedthatgreenplantsconsumeCO2andreleaseO2undertheinfluenceoflight.1804,Nicolas-ThéodoredeSaussure

showedthattheincreaseinmassoftheplantasitgrowscouldnotbedueonlytouptakeofCO2

butalsototheincorporationofH2O.Discovery—

1782&1804第六页，共62页。J.V.Sachsdemonstratedthatthephotosynthesisproduceorganism.Discovery—

1864第七页，共62页。Wilstatter(1915)纯化叶绿素并阐明其结构；Fischer(1930sEmerson-光合单位)叶绿素化学；Calvin等(1962)阐明光合碳循环；Woodward(1965)合成叶绿素分子；Mitchell(1978)ATP合成——化学渗透学说；Deisenhofer等(1988)阐明光合细菌反应中心结构；Marcus(1992)生命体系（包括光合作用）的电子传递体系；Walker等(1997)ATP合酶的动态结构和反应机理；……与光合作用相关的诺贝尔奖光合作用是地球上最重要的化学反应！

第八页，共62页。Photosynthesis

[,fəʊtə(ʊ)'sinθisis]n.光合作用Chlorophyll

['klɔːrəfil]n.叶绿素Protist['prəʊtist]n.原生生物Exergonic

[,ɛksɚ'gɑnik]a.放能的Endergonic[,ɛndɚ'gɑnik]a.吸能的Chloroplast

['klɔrəplæst]n.叶绿体Thylakoid

['θailəkɒid]n.类囊体Glossary2024/4/309第九页，共62页。光合作用只发生在含有叶绿素的绿色植物细胞、藻类、某些原生生物和细菌之中。总体来说，这是一个将光能转化成化学能的过程，其能量以分子键形式贮存。Introduction第十页，共62页。从化学和能量学角度来看，它是细胞呼吸作用的逆反应。但是细胞呼吸作用是高度放能，释放能量的过程，而光合作用需要能量,并且是高度吸能的过程。第十一页，共62页。CellularrespirationCellularrespiration

isthesetof

metabolic

reactionsandprocessesthattakeplaceinthe

cells

of

organismstoconvert

biochemicalenergy

from

nutrients

into

ATP,andthenreleasewasteproducts.第十二页，共62页。光合作用以二氧化碳和水为原材料并经历两步化学反应。第十三页，共62页。第一步，称光反应，水分子裂解(被氧化)，释放氧气，并形成ATP和NADPH（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）。此反应必须在存在光能的条件下进行。第十四页，共62页。第二步，称暗反应，二氧化碳被还原成碳水化合物。这步反应依赖于由第一步反应产生的电子载体NADPH以及ATP。第十五页，共62页。

两步反应都发生在叶绿体中。光反应需要的大部分酶和色素都是包埋在叶绿体的类囊体膜上。暗反应发生在基质中。第十六页，共62页。第十七页，共62页。infrared[infrə‘red]：红外线microwave

[‘maikrə(ʊ)weiv]：微波radiowave：无线电波carotenoid[kə‘rɒtinɒid]：类胡萝卜素carotene[’kærətiːn]：胡萝卜素xanthophyll[‘zænθə(ʊ)fil]：叶黄素phycobilin[,faiko‘bailin]：藻胆素第十八页，共62页。光合细胞如何吸收光能的？

1.Howlightenergyreachesphotosyntheticcells第十九页，共62页。光合色素主要分为3类：1.叶绿素（chlorophyll）:在高等植物中主要含有叶绿素a和叶绿素b；颜色：叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色。2.类胡萝卜素（carotenoid）：包括胡萝卜素（carotene）和叶黄素（xanthophyll）；颜色：类胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈黄色。3.藻胆素（phycobilin）：藻类进行光合作用的主要色素。第二十页，共62页。叶绿素：

强吸收区:640-700nm（红），

400-500nm（蓝紫）;不吸收区:500-600nm（呈绿）β-胡萝卜素：

强吸收区:400-500（蓝紫）;不吸收区：500以上（呈黄色或红棕色）第二十一页，共62页。Glossaryabsorptionspectrum['spektrəm]：吸收光谱Carotenoid[kə'rɒtinɒid]：类胡萝卜素antenna[æn'tenə]：天线、触角funnel['fʌn(ə)l]：漏斗、烟窗aggregation

[,æɡri'ɡeiʃən]：集合体、聚合photosystem：光系统lightphoton

['fəʊtɒn]：可见光子第二十二页，共62页。Theenergyinlightphotonsinthevisiblepartofthespectrumcanbecapturedbybiologicalmoleculestodoconstructivework.生物分子能捕获可见光谱中光子的能量。Thepigmentchlorophyllinplantcellsabsorbsphotonswithinaparticularabsorptionspectrum—astatementoftheamountoflightabsorbedbychlorophyllatdifferentwavelengths.植物细胞中的叶绿素可以吸收特定吸收光谱中的光子。第二十三页，共62页。Whenlightisabsorbeditaltersthearrangementofelectronsintheabsorbingmolecule.光能被吸收时可改变捕光分子中的电子排列。Theaddedenergyofthephotonbooststheenergyconditionofthemoleculefromastablestatetoaless-stableexcitedstate.光子的能量激活了分子的能量状态，使其从基态（稳定态）进入激发态（不稳定的）。第二十四页，共62页。Duringthelight-dependentreactionsofphotosynthesis,astheabsorbingmoleculereturnstothegroundstate,the“excess”excitationenergyistransmittedtoothermoleculesandstoredaschemicalenergy.在光合作用的光反应中，当捕光分子回到基态时，额外的激发能被转移到其它分子中并且以化学能的形式贮存。第二十五页，共62页。Allphotosyntheticorganismscontainvariousclassesofchlorophyllsandoneormorecarotenoidpigmentsthatalsocontributetophotosynthesis.所有的光合生物都含有各种类型的叶绿素和一种或多种与光合作用相关的类胡萝卜素分子（光合作用的辅助色素）。Groupsofpigmentmoleculescalledantennacomplexesarepresentonthylakoids.天线色素分子群（称作天线复合体的色素分子群）存在于类囊体中。第二十六页，共62页。Lightstrikinganyoneofthepigmentmoleculesisfunneledtoaspecialchlorophyllamolecule,termedareaction-centerchlorophylls,whichdirectlyparticipatesinphotosynthesis。激活任意色素分子的光能象进入漏斗一样被转移到直接参与光合作用的反应中心叶绿素a中。第二十七页，共62页。Mostphotosyntheticorganismspossesstwotypesofreaction-centerchlorophylls,P680andP700,eachassociatedwithanelectronacceptormoleculeandanelectrondonormolecule.大多数光合生物含有两个反应中心叶绿素分子，P680和P700，每个都与电子受体和电子供体相连。TheseaggregationsareknownrespectivelyasphotosystemI(P700)andphotosystemII(P680).这些集合体分别是大家熟知的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。第二十八页，共62页。2.Thelight-dependentreaction:convertingsolarenergyintochemical-bondenergy

光反应：太阳能转化成化学能第二十九页，共62页。Cleave[kliːv]：v.裂开、劈开Plastiquinone[plasti'kwinəʊn]：n.质醌Ferredoxin

[,ferə‘dɔksin]：n.[生化]铁氧化还原蛋白Coenzyme

[‘kəʊ,enzaim]：辅酶Photophosphorylation

[,fəʊtəʊ,fɒsfərə‘leiʃən]：

光合磷酸化Noncyclic

[‘nɔn’saiklik]photophosphorylation：非环形光合磷酸化第三十页，共62页。ribulose['raibjʊləʊz]biphosphate[bi'fɒsfeit]

核酮糖二磷酸carboxylase[kɑː'bɒksileiz]:n.羧(基)酶,羧化酶photorespiration[,fəʊtəʊrespi'reiʃ(ə)n]:n.[生化]光呼吸(作用)anatomy[ə'nætəmi]:n.剖析,解剖学arid

['ærid]:adj.干旱的,贫瘠的(土地等),无趣的,沉闷的lessenv.减少,减轻第三十一页，共62页。Thephotosystemsofthelight-dependentreactionsareresponsibleforthepackagingoflightenergyinthechemicalcompoundsATPandNADPH.

光反应的光系统将光能转化成化合物（化学复合物）ATP和NADPH。第三十二页，共62页。Thispackagingtakesplacethroughaseriesofoxidation-reductionreactionssetinmotionwhenlightstrikestheP680reactioncenterinphotosystemII.当光激活光系统Ⅱ的光反应中心P680时，该转化过程是通过一系列的氧化还原反应来实现的。(前一句中packaging，传递能量)第三十三页，共62页。Inthisinitialeventwatermoleculesarecleaved,oxygenisreleased,andelectronsaredonated.反应开始时，水被分解，氧被释放并提供电子。Theseelectronsareacceptedfirstbyplastiquinoneandthenbyaseriesofcarriesastheydescendanelectrontransportchain.电子沿着电子传递链,首先传递给质体醌，然后通过一系列载体。（电子首先传递给质体醌，然后通过一系列载体形成的电子传递链。）第三十四页，共62页。Foreachfourelectronsthatpassdownthechain,twoATPsareformed.每传递4个电子，形成2个ATP。ThelastacceptorinthechainisthereactioncenterofphotosystemI.电子传递链上的最后一个受体是光系统ⅠP700的反应中心。第三十五页，共62页。Atthispointincomingphotonsboosttheenergyoftheelectrons,andtheyareacceptedbyferredoxin(铁氧还蛋白).此处光子激活电子，电子传递给铁氧还蛋白。Ferredoxinisthenreoxidized,andthecoenzymeNADP+isreducedtotheNADPH.铁氧还蛋白再氧化，并且辅酶NADP+还原成NADPH。第三十六页，共62页。TheATPgeneratedpreviouslyandtheNADPHthentakepartinthelight-independentreactions.先前产生的ATP和NADPH随后参与暗反应。第三十七页，共62页。TheproductionofATPfromthetransportofelectronsexcitedbylightenergydownanelectrontransportchainistermedphotophosphorylation.由电子传递链偶连（由光激发的）产生ATP的过程称为光合磷酸化。第三十八页，共62页。Theone-wayflowofelectronsthroughphotosystemsIIandIiscallednoncyclicphotophosphorylation;plantsalsoderiveadditionalATPthroughcyclicphotophosphorylation,inwhichsomeelectronsareshuntedbackthroughtheelectrontransportchainbetweenphotosystemIIandI.通过光合系统Ⅱ流经光合系统Ⅰ的单向电子流动称非循环式光合磷酸化；植物也可以通过循环式光合磷酸化获得额外的ATP，在循环式光合磷酸化过程中,一些电子在光系统Ⅰ和Ⅱ之间的电子传递链中回流。第三十九页，共62页。3.Thelight-independentreactions:buildingcarbohydrates

暗反应：碳水化合物的形成第四十页，共62页。Inthelight-independentreactionsofphotosynthesis,whicharedrivenbyATPandNADPH,CO2

isconvertedtocarbohydrate.由ATP和NADPH驱动的光合作用暗反应中，二氧化碳转化成碳水化合物。ThereactionarealsoknownastheCalvin-Bensoncycle.该反应也称为卡尔文循环。第四十一页，共62页。类囊体基质第四十二页，共62页。AtmosphericCO2

isfixedasitreactswithribulosebiphosphate(RuBP),areactionthatiscatalyzedbytheenzymeribulosebiphosphatecarboxylase.在二磷酸核酮糖羧化酶催化下，二磷酸核酮糖(RuBP)与空气中的CO2反应，从而将二氧化碳固定。第四十三页，共62页。ThereductionofCO2tocarbohydrateiscompletedviaseveralmorestepsofthecycle.CO2

被还原成碳水化合物是通过卡尔文循环的其它若干反应来实现的。

Finally,RuBPisregeneratedsothatthecyclemaycontinue.最后，RuBP再生，该循环从而得以继续。第四十四页，共62页。4.Oxygen:Aninhibitionofphotosynthesis

氧气：光合作用的抑制剂

第四十五页，共62页。Highlevelsofoxygeninplantcellscandisruptphotosynthesisandcancausephotorespiration—aninefficientformofthedarkreactionsinwhichO2isfixedratherthanCO2andnocarbohydrateisproduced.植物细胞中的高水平的氧气分子可以阻断光合作用，引起光呼吸。光呼吸是固定O2而非CO2，且不形成碳水化合物的低效形式。

第四十六页，共62页。Rubisco（RuBP加氧酶）叶绿体过氧化物体线粒体

在叶绿体、过氧化物体、线粒体三种细胞器中协同进行；在叶绿体中，Rubisco催化2分子RuBP氧化，消耗ATP；过氧化物体中再次吸收O2，消耗NADH；在线粒体中释放CO2

。第四十七页，共62页。光呼吸的意义能量上的浪费：耗ATP和高能电子；物质上的浪费：

丢失C素（每一次C2循环中，2分子乙醇酸放出1分子CO2，碳素损失1/4）；基因改造C3植物、降低光呼吸可增加产量。第四十八页