維持生命現象的能量.

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1 維持生命現象的能量

2 營養模式 生物獲得能量與碳源的方式 自營：可以無機的CO2碳源 異營：須以現有的有機物作為自身的碳源 光合自營：日光為驅動反應的能源
高等植物、藻類、藍綠藻：H2O分解，副產物O2 光合細菌(紫硫菌、綠硫菌)：H2S分解，副產物S 化學自營：以氧化無機物過程，獲得能量 如亞硝酸菌：NH3 (NH4+) NO2-、硝酸菌 ：NO2-  NO3- 如古細菌中的葉硫菌：SSO42- 異營：須以現有的有機物作為自身的碳源 光合異營：可以日光獲得ATP，只限特殊的原核生物 化學異營；一般的消費者、分解者皆屬之 如有氧下的呼吸作用、無氧的發酵作用 無氧下，利用古細菌中的甲浣菌處理垃圾，產生甲浣

3 硝化作用 (A)氨化合成硝酸 (B)硝化細菌外形
資料來源：Prescott, L. M., J. P. Harley, D. A. Klein Microbiology. McGraw-Hill, p.467. Fig (b) (A)氨化合成硝酸 (B)硝化細菌外形

4 能量來源 太陽輻射 能量轉換原理 380-760nm 可見光 使葉綠素的電子由基態成為激發態 激發態的能量釋放用以合成有機物
葉綠素的電子再回到基態循環吸收太陽能

5 基態激發態

6 細胞能量的貨幣—ATP

7 ATP放能和吸能反應之配聯反應

8 ATP的合成類型 化學滲透作用(H+) 氧化磷酸化 呼吸作用釋出 光合磷酸化 光合作用合成 受質階層的磷酸化 PEP+ADP丙酮酸+ATP

9 受質階層磷酸化作用

10 光合作用 6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O 光合作用的主要場所 分為兩部分： 真核生物：葉綠體 原核生物： 光反應
藍綠藻：葉綠囊、細胞質 光合細菌：細胞膜延伸、細胞質 分為兩部分： 光反應 暗反應(碳的固定)

11 葉綠素的吸收光譜和作用光譜

12 葉綠體的構造 雙層膜 有許多囊狀構造，稱為葉綠囊(thylakoid) 葉綠囊會堆疊形成葉綠餅(Granum) 葉綠囊含有光合作用的色素：
真核生物：葉綠素(主角)、葉黃素、胡蘿蔔素 藍菌：葉綠素 光合細菌：細菌葉綠素 光反應在葉綠囊內進行 暗反應在基質進行

13 光反應的系統 有兩個主要系統 PSI PSII： 反應中心：P700 天線色素：葉綠素a、b+胡蘿蔔素 反應中心：P680

14 電子傳遞 一系列的電子載體 一連串的氧化、 還原反應

15 光反應 光能經由天線色素傳至反應中心 P680、P700皆因此釋出高能激態的電子 此激發態的電子會轉入電子傳遞鏈
非循環電子的過程：(以一分子水被分解來計算) P7002e- 、 PS680 2e- (同時發生) 2e- (P680)P700 ，在此同時釋出的能量使：ADP+PiATP 2e- (P700 ) NADP++2H++2e- NADPH+H+ 水因此被分解：H2O 1/2O2 + 2H++2e- 2e- (水)P680 ，使P680返回基態 產生的ATP、NADPH將轉用於暗反應

16 非循環電子傳遞 ADP+PiATP

17 循環電子傳遞 PSI 受激發後，除了可將電子轉入NADPH進行非玄環傳遞外，尚具有可循環的電子傳遞 本過程會產生1個ATP

18 暗反應(碳的固定) 又稱為卡式循環 場所： 主要分成三部分 磷酸甘油醛是醣類、脂質、蛋白質之關鍵中間產物 真核生物發生於葉綠體的基質
原核生物則發生於細胞質 主要分成三部分 6*CO2+6*5C(核酮醣) 12*3C(甘油酸) 12*3C (甘油酸) 12* 3C (磷酸甘油醛) 消耗 12ATP、12NADPH 2*3C1*C6H12O6 10*3C6*5C (回到第一個步驟使用、消耗6ATP) 磷酸甘油醛是醣類、脂質、蛋白質之關鍵中間產物

19 卡式循環圖解

20 光呼吸 當環境不佳，如高溫、缺水，導致氣孔於白晝關閉，會使葉內CO2量因光合作用下降
當CO2量太少，O2會成為卡式循環中的受質，如此一來不但不產生醣類，不安定的產物會裂解為2C的物質 此2C物質會經粒腺體與過氧小體分解，進而產生CO2，但卻無ATP產生，特稱為光呼吸 光呼吸對植物的固碳有不利的影響(可降低50%)

21 C4 某些耐旱的植物，發展出特殊的固碳過程 維管束鞘細胞是卡式循環主要場所
CO2 經氣室進入葉肉細胞先與3C的PEP (C3H5O6P)結合為C4的草醋酸(OAA) 因PEP與CO2結合度較O2高，可避免光呼吸 草醋酸再轉入束鞘細胞進行固碳作用

22 CAM(景天酸代謝) 先發現於景天科多肉植物 白天氣孔關閉、夜晚打開 夜晚先將CO2並入各種有機酸(中
                      

23 影響光合作用的因素 光 水分 二氧化碳 溫度 光反應的必要條件 即使是C4、CAM皆須光的能量 光可以促使K+進入保衛細胞，影響其開閉
氣孔開閉、電子的提供 二氧化碳 濃度不足會產生光呼吸、 溫度 太高太低均會影響酵素活動

24 溫度在不同光度時對光合作用的影響 1905年，布萊克曼的研究
30 ℃ ～ 40℃，溫度↑ ，無論光度如何，光合作用均 ↓ 0℃ ～ 30 ℃ ，溫度↑對光合作用的影響與光度有密切關係

25 光合作用的一些研究 凡尼爾的發現 O2來自H2O 卡門的實驗 確定O2來自H2O的分解

26 光合作用總覽