Biophysical Techniques in Photosynthesis pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Aartsma, Thijs J. (EDT)/ Matysik, Jorg (EDT)

出品人:

页数:552

译者:

出版时间:2008-2

价格:$ 439.57

装帧:

isbn号码:9781402082498

丛书系列:

图书标签:

• Photosynthesis
• Biophysics
• Spectroscopy
• Chlorophyll
• Light-harvesting
• Electron transfer
• Oxygen evolution
• Photosystems
• Membrane proteins
• Bioenergetics

现代植物生理学：光合作用的分子机制与调控 本书将带领读者深入探索植物光合作用这一生命活动中最核心、最基础的生化过程。我们聚焦于从分子层面解析光合系统如何捕获光能，并将其转化为化学能，最终驱动植物生长和全球碳循环的复杂机制。本书旨在为植物生物学家、光合作用研究人员、生态生理学家以及对生命科学前沿感兴趣的学生提供一份全面、深入且与时俱进的参考指南。 第一部分：光合作用的基础架构与光捕获系统 第一章：光合作用的概述与历史回顾 本章首先勾勒出光合作用的宏观图景及其在地球生态系统中的关键地位。我们将追溯从早期化学合成假说到现代光合模型建立的历程，重点介绍光合作用的两个主要阶段——光反应和碳固定——的初步概念划分。此外，本章将探讨环境因素（如光照强度、温度和二氧化碳浓度）对光合效率的初步影响，并引入衡量光合速率的关键参数。 第二章：光合色素与天线复合体 光能的捕获是光合作用的第一步。本章深入剖析了叶绿素（Chlorophyll a 和 b）、类胡萝卜素（Carotenoids）以及藻胆素等各类光合色素的分子结构、光谱特性及其在光捕获中的协同作用。我们将详细阐述捕光复合体（LHCs）的亚结构，包括其蛋白质骨架与色素分子的精确排列方式。研究重点将放在能量转移机制上，解释如何通过Förster共振能量转移（FRET）等过程，将激发能高效、定向地传递至反应中心。 第三部分：光反应的核心：电子传递链与ATP合成 第三章：反应中心与初级光化学 反应中心是光能转化为电能的“引擎”。本章详细解析了光系统I（PSI）和光系统II（PSII）的结构差异及其特有的色素-蛋白质复合体。我们将阐述光能激发态的产生、电荷分离的超快动力学过程，以及关键的初级电子受体（如脱镁叶绿素、醌类）在稳定电荷分离中的作用。 第四章：水氧化与氧的释放（PSII的氧化端） 水的光解是光合作用中最具革命性的过程，它为整个生命界提供了氧气。本章聚焦于PSII的氧释放复合体（Oxygen-Evolving Complex, OEC），一个含锰钙的簇状结构。我们将详细描述S-状态循环（S0到S4）如何逐步积累氧化当量，并最终驱动水分子裂解释放O2。此外，还将讨论PSII在强光下易受损（光抑制）的机制及其修复循环。 第五章：电子传递链与细胞色素b6f复合体 从PSII到PSI的电子传递是驱动质子泵送的关键。本章详细解析了电子传递链上的主要载体，包括质体醌（Plastoquinone）和铁氧还蛋白（Ferredoxin）。重点章节将献给细胞色素b6f复合体，深入探讨其Q循环机制如何有效地利用电子能级差，将电子传递与跨膜质子梯度建立联系起来，这是ATP合成的驱动力。 第六章：光合磷酸化与ATP的合成 本章专注于叶绿体内的ATP合酶（CF1-CF0 ATP Synthase）。我们将结合凝胶过滤和晶体学数据，展示ATP合酶的精细分子结构，并阐述其通过质子流驱动的旋转机制（Rotary Mechanism）如何催化ADP和Pi的磷酸化反应，实现化学能的储存。 第七章：光系统I及其下游电子传递 光系统I负责利用高能电子还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+）。本章描述了PSI的结构特点，特别是其复杂的铁硫簇（Fe-S clusters）作为中继电子载体的作用。我们将追踪电子从PSI传递至铁氧还蛋白，最终经由铁氧还蛋白-NADP+还原酶（FNR）将NADP+还原为NADPH的全过程。 第四章：碳固定与卡尔文-本森循环 第八章：卡尔文循环的酶学基础 碳固定是利用光反应产生的ATP和NADPH将无机碳转化为有机碳的过程。本章核心是核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RuBisCO）的结构、催化机制及其在二氧化碳固定中的关键作用。我们还将探讨该酶的“双重”属性——羧化和加氧——如何直接影响光合效率。 第九章：卡尔文循环的调控与代谢流 本章详细解析卡尔文循环（Calvin-Benson Cycle）的三个阶段：羧化、还原和RuBP再生。重点将放在关键限速酶的调控机制上，特别是依赖于光照信号的酶（如磷酸果糖激酶、Sedoheptulose-1,7-bisphosphatase）如何通过硫醇调节（Redox-regulation）实现对碳固定速率的快速响应。 第五章：特殊碳固定途径 第十章：C4植物的光合作用 C4途径是植物适应炎热、干旱环境的进化杰作。本章阐述C4植物的解剖学特征（如Kranz解剖结构），以及空间上的碳泵机制：PEP羧化酶在叶肉细胞捕获CO2，随后通过苹果酸或天冬氨酸的运输和脱羧，将CO2富集在维管束鞘细胞中进行卡尔文循环。 第十一章：景天酸代谢（CAM） CAM植物（如仙人掌）通过时间上的碳分化适应极端干旱。本章详细描述了CAM植物的昼夜CO2吸收节律：夜间气孔开放固定CO2为有机酸，白天关闭气孔并通过酶促脱羧释放CO2供RuBisCO利用。我们将分析调控这一时间开关的分子信号通路。 第六章：光合作用的非光合作用（Non-Photochemical）过程与环境适应 第十二章：能量的耗散与光保护机制 当光照强度超过光合系统处理能力时，过剩能量可能导致氧化损伤。本章重点介绍重要的光保护机制，特别是“非光化学猝灭”（NPQ）。我们将深入探讨叶黄素循环（Xanthophyll Cycle）如何通过调节PSII天线色素的构象，将过剩光能安全地以热能形式耗散掉。 第十三章：光合作用与环境胁迫的交叉点 本章探讨了环境胁迫——如高温、干旱、盐分和重金属污染——如何干扰光合作用的各个环节，从色素降解到电子传递受阻。此外，我们将讨论植物如何通过改变叶绿体形态、调节渗透调节剂和激活防御性抗氧化系统来增强对不利环境的耐受性。 本书特点： 本书的叙述风格严谨而不失流畅，力求在涵盖光合作用基础知识的同时，紧密结合最新的结构生物学、光谱学和基因组学研究成果。每个章节都提供了关键实验技术的背景介绍（例如，叶绿体膜蛋白的纯化、时间分辨荧光光谱分析），帮助读者理解支撑当前模型的实验证据。通过整合生化、物理和生态生理学的视角，本书致力于提供一个全面、深入且富有洞察力的光合作用研究工具书。

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