C3植物葉片跨膜電勢差(ΔΨ)的光譜測量

呂 輝， 王春波， 王 芬， 崔寶祿， 宋麗莎

(黔南民族師范學院 生物科學與農學院， 都勻 558000)

光合作用是地球生物圈最重要的生化反應過程之一。它能夠固定大氣中的CO2生成有機物，為人類的生存提供物質基礎。C3植物是最為重要的放氧型光合生物之一，其光合作用的原初階段發生在光系統反應中心，集光復合體吸收太陽光能，通過激子傳遞機制，直至被光反應中心色素分子捕獲，用來催化光反應中心的電荷分離。除了用于光合作用外，光能也能以葉綠素熒光輻射的形式而損失[1-2]。隨后，水分子在光放氧復合體中裂解，釋放出氧氣、質子和電子。釋放的電子經線性電子傳遞鏈傳遞至鐵氧還蛋白-NADP+-氧化還原酶(FNR)，還原NADP+并合成NADPH。同時，光合反應的電子傳遞過程和質子跨類囊體膜的轉運相偶聯，形成跨膜的質子梯度。根據Mitchell的化學滲透偶聯假說[3-4]，質子梯度和跨膜電勢差在能量上是等價的，并且共同作用形成了質子動勢(pmf)。

(1)

其中i和o代表類囊體內腔和外周基質，ΔΨ和ΔpH為電勢差和pH值差，R、T和F有其通常的物理意義。

質子動勢為ATP合成提供能量來源，最終，合成的ATP和NADPH被用于Calvin-Benson循環來固定CO2合成有機物。

跨膜電勢在光合能量轉化中扮演相當重要的角色。它不僅是光合能量傳導的一個重要指針[5]，同時，研究電勢信號曲線的衰退可以得到關于類囊體膜的滲透性[6]及其跨膜離子流強度的信息[7]。更為重要的是，跨膜電勢差對電子傳遞鏈中電荷分離的穩定性以及調控電荷復合具有重要作用[8-10]。……