光合作用，电子的转移途径

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植物叶绿体的类囊体膜或光合细菌的载色体在光下催化腺二磷（ADP）与磷酸（Pi）形成腺三磷（ATP）的反应。有两种类型：循环式光合磷酸化和非循环式光合磷酸化。前者是在光反应的循环式电子传递过程中同时发生磷酸化，产生ATP。后者是在光反应的非循环式电子传递过程中同时发生磷酸化，产生ATP。在非循环式电子传递途径中，电子最终来自于水，最后传到氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）。因此，在形成ATP的同时，还释放了氧并形成还原型辅酶Ⅱ （NADPH）。

在光合作用的光反应中,除了将一部分光能转移到NADPH中暂时储存外,还要利用另外一部分光能合成ATP,将光合作用与ADP的磷酸化偶联起来,这一过程称为光合磷酸化。它同线粒体的氧化磷酸化的主要区别是∶氧化磷酸化是由高能化合物分子氧化驱动的，而光合磷酸化是由光子驱动的。

光合磷酸化的机理同线粒体进行的氧化磷酸化相似,同样可用化学渗透学说来说明。在电子传递和ATP合成之间, 起偶联作用的是膜内外之间存在的质子电化学梯度。类囊体膜进行的光合电子传递与光合磷酸化需要四个跨膜复合物参加∶光系统Ⅱ、细胞色素b6/f复合物、光系统Ⅰ和ATP合酶。有三个可动的分子(质子)∶质体醌、质体蓝素和H+质子将这四个复合物在功能上连成一体:即完成电子传递、建立质子梯度、合成ATP 和NADPH。

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光合作用中，受光激发推动的电子从H2O到辅酶Ⅱ（NADP+）的传递过程。光合色素吸收光能后，把能量聚集到反应中心——一种特殊状态的叶绿素a分子，引起电荷分离和光化学反应。一方面将水氧化，放出氧气；另一方面把电子传递给辅酶Ⅱ（NADP+），将它还原成NADPH，其间经过一系列中间（电子）载体（也称递体）。

绿色植物中，光合电子传递由两个光反应系统相互配合来完成。一个是吸收远红光的特殊叶绿素a分子，最大吸收峰在700纳米处，称为P700。由P700和其他 辅助复合物组成的光反应系统，称光系统I（PSI）。另一个是吸收红光的特殊叶绿素a分子，其吸收峰在680纳米处，称为P680。由P680和其他辅助复合物组成的光反应系统，称光系统Ⅱ（PSⅡ）。两个光系统之间由细胞色素b6-f和铁硫蛋白组成的复合物连接。

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电子与质子的运移是由四个蛋白质复合物完成

光合作用光反应是由四个主要的蛋白质复合物所完成，包括有PSⅡ、cytb6-f复合物、PSⅠ、ATPase。这些蛋白质都是嵌在类囊膜上，水是在膜上近类囊体腔(lumen)的PSⅡ反应中心被氧化成氧气，NADP+则是在PSⅠ近stroma的一边还原成NADPH，至于ATP则是伴随着质子进入stroma。能量的贮存是发生在激发态叶绿素还原电子接受者时带有激发态电子的叶绿素分子有很强的还原力，可以将第一个电子接受者还原，并使自己被氧化回到基态，在这个传递过程中从光而来的能量就被转换成化学能贮存起来，再接着由一连串的氧化还原反应而逐一传递下去。