光系统Ⅱ光驱动CO2同化的光合作用
光合作用作为地球上最重要的化学反应,是一切生命活动赖以生存的基础.光合作用分为光反应和暗反应两个阶段.通常认为,光反应阶段产生O2,暗反应阶段CO2被还原(也称"CO2同化").尽管这一观点已被公众所熟知,但也存在诸多疑点,一些科学家(包括1931年的诺贝尔生理学或医学奖得主Otto Warburg)认为,CO2也可能在光反应阶段作为反应底物参与了产氧并被还原.然而,该观点至今没有在实验上获得充足的证据支持.那么,在光反应阶段是否能够进行CO2同化?如果能够发生,产物和机理是什么?毫无疑问,这些科学问题具有十分重要的研究价值,对这些问题的探索能帮助我们更加充分认识光合作用机制.然而,自上世纪十年代以来,相关研究已陷入停滞状态.为了解开光合作用领域的这个重要科学谜团,即在光合作用中CO2是否能通过光反应被还原,本文选取三类不同层次的光合作用体系(小球藻、叶绿体、PSⅡ中心复合体)为研究对象,结合原位质谱、气相色谱和同位素标记等手段,设计了一系列实验,排除了呼吸作用和其它因素干扰,实验发现在光反应阶段PSⅡ中心复合体不但产生O2,还能产生C1化合物CH3OH.13CO2和C18O2标记实验结果表明,CH3OH来源于CO2光还原,排除了CH3OH来自于光呼吸或细胞壁果胶脱甲基分解的可能.说明光合作用光反应阶段能够进行CO2还原,反应场所是PSⅡ中心复合体,这与CO2的同化只能发生在暗反应阶段的传统观点相矛盾.因此,除了非光依赖性CO2同化这一已知路径外,还有一条未知的光驱动CO2同化路径.进一步推测,这种CO2光还原路径可能与暗反应下的CO2同化同时进行.目前,对这种光驱动下CO2同化机制仍需进一步深入研究.综上,本文丰富了人们对光合作用机理以及CO2同化路径的认知,并为长期以来存在争议的CH3OH来源问题提供了新解释.
光合作用、PSⅡ中心复合体、光反应、CO2同化、甲醇
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Q945.11;O643;S641.1
2023-02-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共10页
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