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出版者:

作者:李凤兰,高述民

出品人:

页数:395

译者:

出版时间:2008-9

价格:40.00元

装帧:

isbn号码:9787503853043

丛书系列:

图书标签:

• 植物学
• 生物学
• 植物生物
• 植物生理学
• 植物形态学
• 植物生态学
• 植物遗传学
• 植物分类学
• 植物进化
• 生命科学

《光合作用的奥秘：从分子到生态》 本书深入探索植物生命活动的核心——光合作用。我们将从光合作用的分子机制出发，逐层解析这个维系地球生命的关键过程。 第一章：光能的捕捉与转化 本章将带领读者走进植物细胞内部，揭示叶绿体这一神奇的“能量工厂”。我们将详细介绍叶绿体的结构，包括外膜、内膜、基粒（由类囊体堆叠而成）以及基质。重点将聚焦于类囊体膜上精密的捕光色素系统，包括叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素等。读者将了解到，这些色素分子并非孤立存在，而是构成了一个高度有序的“天线复合体”，能够高效地吸收不同波长的光能。 我们将详细解析光能如何被激发，以及能量如何在天线色素之间传递，最终汇聚到反应中心。特别是第一光系统（PSI）和第二光系统（PSII）的结构和功能。读者将了解到PSII在水光解中扮演的关键角色，产生氧气、电子和质子，以及PSI如何利用电子传递链产生的能量来还原NADP+。 更进一步，本章将深入讲解电子传递链中各个蛋白质复合体的作用，例如细胞色素b6f复合体。我们将阐释电子在这些复合体之间的流动如何驱动质子跨膜运输，从而在类囊体膜两侧建立起质子梯度。这个质子梯度，正如一个蓄势待发的“势能场”，是驱动ATP合成的关键动力。 最后，本章将聚焦于ATP合酶，这个精巧的分子机器。读者将了解到ATP合酶是如何利用质子跨膜流动的能量，将ADP和Pi转化为ATP，实现光能到化学能的第一步转化。我们将通过详细的图示和分子模拟，让读者直观理解这一复杂而高效的能量转换过程。 第二章：碳的固定与同化 在光能转化为ATP和NADPH之后，植物便进入了将二氧化碳转化为有机物的关键阶段——碳的固定。本章将聚焦于卡尔文循环，这个在植物叶肉细胞基质中发生的“碳工厂”。 我们将首先介绍固定二氧化碳的核心酶——核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RuBisCO）。读者将了解到RuBisCO的结构特点，以及它如何在催化二氧化碳与核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP）反应中的双重作用——既能催化羧化反应，也能催化加氧反应（光呼吸）。我们将详细解析RuBisCO催化的羧化反应，生成两个分子的3-磷酸甘油酸（3-PGA）。 接下来，我们将逐步揭示卡尔文循环的后续阶段。读者将了解到3-PGA如何经过还原，消耗ATP和NADPH，转化为甘油醛-3-磷酸（G3P）。G3P是卡尔文循环的直接产物，也是后续合成各类糖类、氨基酸、脂肪酸等有机物的基本骨架。 本章将重点阐述卡尔文循环的再生阶段，即G3P如何通过一系列复杂的酶促反应，消耗ATP，重新生成RuBP。这将使读者理解卡尔文循环是如何形成一个闭合的循环，持续地固定二氧化碳。 为了让读者更深入地理解，我们将详细介绍卡尔文循环的调控机制。例如，光照强度、CO2浓度、温度等环境因素如何通过调节关键酶的活性以及细胞内代谢物的含量来影响卡尔文循环的速率。 此外，本章还将简要介绍一些特殊的碳固定途径，如C4光合作用和CAM光合作用。读者将了解到，这些特殊的途径是如何在特定环境条件下（如高温、干旱）提高CO2利用效率，从而适应极端环境的。我们将通过对比分析，展示不同光合作用途径的优势与劣势。 第三章：光合产物的去向与利用 光合作用产生的糖类，是植物自身生长发育的“粮食”，也是地球上绝大多数生命体的能量来源。本章将探讨光合产物（主要是葡萄糖和蔗糖）的运输、储存和转化。 我们将首先介绍光合产物的初步转化。例如，G3P在叶肉细胞内被转化为蔗糖，这是植物体内主要的糖类运输形式。我们将解析蔗糖合成的酶促途径，以及蔗糖是如何被运输到植物体内的其他器官，如根、茎、果实和种子。 本章将详细介绍蔗糖转运的机制，包括质外体途径和胞内体途径。我们将探讨植物体内是否存在专门的蔗糖转运蛋白，以及它们是如何在高浓度梯度下实现蔗糖的定向运输。 对于储存器官，如块茎、根等，我们将介绍光合产物如何被转化为淀粉等储存物质。读者将了解到淀粉的合成和降解过程，以及植物如何根据自身需求，动态地调节淀粉的合成与分解。 此外，本章还将触及光合产物作为合成其他重要有机物的原料。例如，糖类如何转化为构成植物细胞壁的纤维素、构成植物体内次生代谢产物的碳骨架，以及如何参与植物的呼吸作用，提供能量。 最后，我们将从宏观角度审视光合产物的最终去向。读者将了解到，植物通过光合作用固定的碳，不仅支撑了植物自身的生命活动，更通过食物链，将太阳能和碳元素传递给植食动物、肉食动物，最终成为地球生态系统中能量流动和物质循环的基础。我们将强调光合作用在维持全球碳平衡和调节大气成分方面的重要作用。 第四章：环境因素对光合作用的影响 光合作用是一个复杂而精密的生化过程，它对外界环境条件的变化高度敏感。本章将系统地分析光照强度、二氧化碳浓度、温度、水分以及矿质营养等主要环境因素如何影响光合作用的效率和速率。 我们将首先深入探讨光照强度的影响。读者将了解到，在一定范围内，光照强度增加会提高光合速率，但超过某个临界点后，过强的光照可能导致“光抑制”，即光合器官受到损伤，光合速率反而下降。我们将解析光抑制的分子机制，例如活性氧的产生和对光合系统的损害。 接着，我们将详细分析二氧化碳浓度的影响。读者将了解到，CO2是光合作用的直接底物，其浓度是限制光合速率的重要因素。我们将探讨大气CO2浓度变化（例如，当前全球变暖背景下的CO2升高）对不同植物光合作用的影响，以及C3、C4、CAM植物对CO2浓度变化的响应差异。 温度对光合作用的影响将通过分析酶活性来阐释。读者将了解到，每种光合酶都有其最适温度，温度过高或过低都会影响酶的活性，从而影响光合速率。我们将探讨植物如何通过调整细胞膜的流动性、合成保护性蛋白等方式来适应温度胁迫。 水分作为光合作用的重要原料，其胁迫对光合作用的影响将是本章的重点。我们将详细分析缺水条件下，气孔关闭如何限制CO2进入，以及水分胁迫对类囊体膜结构和功能造成的损害。 此外，本章还将探讨矿质营养（如氮、磷、镁、铁等）对光合作用的必需性。读者将了解到，这些元素是构成光合色素、酶以及参与电子传递链的关键组分，它们的缺乏将直接限制光合作用的进行。 最后，本章将通过案例分析，展示不同生态环境下，植物如何通过适应性进化，形成对特定环境因素的最佳响应策略，以最大限度地提高其光合作用的效率。 第五章：光合作用的未来展望与挑战 作为地球生命赖以生存的基石，光合作用的研究具有重大的理论意义和实际应用价值。本章将展望光合作用研究的未来方向，并探讨其面临的挑战。 我们将首先关注提高光合作用效率的研究。读者将了解到，通过基因工程、合成生物学等手段，科学家们正努力优化光合酶的活性，提高CO2利用效率，减少光呼吸的损耗，从而创造出更高产的作物。 其次，我们将探讨利用光合作用生产生物能源的潜力。读者将了解到，如何通过改造藻类或细菌，使其高效地生产氢气、生物柴油等可再生能源。 在应对全球环境变化方面，本章将强调利用光合作用固碳减排的意义。我们将探讨如何通过推广可持续农业、发展生物质能源等方式，增加生态系统对大气CO2的吸收，缓解气候变化。 本章还将讨论光合作用在生态修复和生物多样性保护中的作用。例如，如何利用特定植物提高土壤肥力，恢复退化生态系统。 同时，我们将指出当前光合作用研究面临的挑战，例如，如何更精准地理解和模拟复杂的光合系统，如何克服基因编辑技术的伦理和社会障碍，以及如何将实验室的研究成果转化为大规模的生产应用。 最后，本章将强调跨学科合作的重要性，以及对青年科研人员的期望，鼓励他们投身于光合作用这一充满活力和挑战的研究领域，为人类社会的可持续发展贡献智慧和力量。 本书力求以清晰的语言、丰富的插图和严谨的科学态度，为读者呈现一个全面、深入、引人入胜的光合作用世界。无论您是植物学专业的学生，还是对自然科学充满好奇的爱好者，本书都将是您探索植物生命奥秘的理想读物。

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天哪，这本书简直是打开了新世界的大门！我一直觉得植物就是那种安静地站在那儿，进行着光合作用的背景板，但读完这本书我才明白，它们的世界比我想象的要复杂、精妙和充满戏剧性得多。作者的叙事功力一流，他没有用那些晦涩难懂的术语把我劝退，而是像一位经验丰富的老园丁，带着我一步步走进了植物生命的内部。我尤其对其中关于植物如何“感知”环境的描述印象深刻。你知道吗，它们居然能通过极其微小的化学信号来判断邻居是否在抢夺阳光，甚至会为了争夺有限的水源而调整根系的生长方向，这简直就是一场看不见的生存战争！书里详细解释了这些信号是如何被细胞接收、又是如何转化为行动的，那种精密的分子机制，让人不得不对生命的演化智慧肃然起敬。以前看花开花落只觉得美，现在我能看到背后那套由基因、激素和环境因子编织成的复杂程序，每一个开放、每一次凋零都有其深刻的生态学意义。这本书不仅是知识的积累，更是一种视角上的重塑，让我对我们脚下的这片土地产生了前所未有的敬畏之心。

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说实话，我买这本书是抱着试试看的心态，毕竟很多科学普及读物要么过于学术化，要么为了追求通俗而牺牲了深度。但这本书奇妙地找到了一个平衡点。它的结构设计非常巧妙，从宏观的生态系统功能，逐步深入到细胞器层面的运作细节，逻辑推进得自然而流畅。我特别欣赏作者在讨论植物繁殖策略时采取的比较解剖学方法。他不是简单地罗列不同植物的授粉机制，而是将它们置于一个进化的框架下进行对比，展示了不同科属是如何在漫长的岁月中，针对特定的传粉者（无论是微小的昆虫还是风）发展出独一无二的“契约”。例如，关于兰花那些近乎欺骗性的拟态授粉策略，书中描述得栩栩如生，让我差点以为自己正在阅读一本精彩的自然历史小说。阅读过程中，我常常需要停下来思考，书中的每一个实验设计和结论背后所蕴含的严谨推理过程，这极大地提升了我的批判性思维能力。它教会了我如何用科学的眼光去审视自然界中那些看似理所当然的现象。

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我必须强调，这本书的图文排版质量非常高，这对于理解抽象的生物学概念至关重要。那些彩色的细胞结构图、酶促反应的流程图，以及不同光照条件下叶绿体形态变化的对比图，都清晰明确，有效弥补了纯文字描述的局限性。我特别关注了关于植物如何应对逆境胁迫的部分。世界各地气候变化日益加剧，了解植物的生存策略变得愈发紧迫。书中详尽地剖析了植物如何合成和利用抗逆性化合物（比如那些能抗旱或抗盐的特殊代谢产物），以及它们在基因层面是如何快速响应环境压力的。这不是一种被动的忍受，而是一种主动的防御和适应。我感觉自己像是上了一堂顶尖的分子生物学大师课，只不过老师的实验对象是我们身边最常见却又最容易被忽略的绿色生命。读完这一章，我对“韧性”这个词有了全新的、立体的理解。

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这本书的文字风格有一种沉静而有力的美感，读起来让人心神安定。它没有那种急于求成的科普腔调，而是给予读者足够的时间去消化那些复杂的生物化学过程。我个人对植物生理学中的“运输系统”那一部分非常着迷。想象一下，一棵参天大树，如何能将根部吸收的水分和矿物质，克服地心引力，输送到百米之上的叶片尖端？书里对木质部和韧皮部的导流机制、气孔的开合调控，解释得细致入微，仿佛有一张清晰的管道图在我脑海中展开。最让我震撼的是，作者阐述了这些物理和化学过程是如何被植物自身的信号网络精确控制的，而不是盲目运行。它揭示了一个道理：高效的生命运作，并非依赖于强大的外部动力，而在于内部精妙的自我调节机制。对于那些对工程学和系统科学感兴趣的读者来说，这本书提供的植物模型无疑是极具启发性的范例。

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这本书给我的整体感受是：它彻底颠覆了我对“静止生命”的刻板印象。我之前总以为植物的研究是相对成熟和静态的领域，但作者通过引入最新的基因组学和表观遗传学研究成果，展现了植物生物学作为一个前沿科学的活力。书中对转录因子网络调控开花的复杂性讨论，以及近期对植物记忆机制的探索，都表明这个领域远未到达尽头，充满了未解之谜和激动人心的发现。更难能可贵的是，作者在讨论基础科学的同时，也并未完全脱离实际应用，他适当地提到了这些知识在作物育种、生物燃料开发等领域的潜在价值，使得这本书既有深厚的学术底蕴，又兼具现实关怀。对于希望深入了解生命科学，特别是对基础生命活动机制有强烈好奇心的读者，这本书绝对是教科书级别的参考读物，它为你构建了一个坚实而又令人兴奋的植物生命知识框架。

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用来系统了解植物学知识，足够用。书本身平平，不出彩，存在若干低层次错误和瑕疵。|春节期间在家躲疫情，开始阅读。复工后一度搁置，如今辞职后得以读完，历时4个月。

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