光合作用是“地球上最重要的化学反应”。它为微生物、植物、动物和人类等几乎一切生物提供食物、能量和氧气,是生物圈形成、发展和繁荣及持续运转的关键环节。它也是影响中国现代化进程的战略性科技问题之一。
本书包括序篇(光合作用的重要地位)、历史篇(研究历程和演化简史)、方法篇(技术方法和光合参数)、机制篇(光合机构、原初反应、同化力形成和碳同化)、响应篇(光、温度、水、气和矿质营养)、调节篇(基因表达调节、光捕获调节、电子传递调节、碳同化调节、能量耗散、信号转导、节律变化和协调)和应用篇(光合作用的改善、生物能源和人工光合作用)7篇(共25章),从光合作用的生物化学、生理生态学和分子生物学等多方面全景式展示光合作用研究的历史、现状和最新进展及研究前沿,同时反映作者几十年的研究成果与经验。
样章试读
目录
- 目录
前言
序篇
第1章光合作用的重要地位 3
1.1 地球上最重要的化学反应 3
1.2 生命的发动机 4
1.3 地球生物圈形成和运转的关键环节 4
1.4 生物演化的强大加速器 5
1.5 新绿色革命的核心问题 8
1.6 未来能源的希望 8
第一篇历史
第2章研究历程 13
2.1 18世纪——发现光合作用 13
2.2 19世纪——生态学研究 13
2.3 20世纪——生理学与生物化学研究 14
2.4 21世纪——分子生物学研究 29
第3章演化简史 35
3.1 最早的光合生物——紫色硫细菌 36
3.2 放氧光合生物——蓝细菌 36
3.3 叶绿体——内共生产物 37
3.4 反应中心 39
3.5 电子传递链 40
3.6 放氧复合体 41
3.7 叶绿素 41
3.8 天线复合体 42
3.9 ATP合酶 43
3.10 碳同化 43
3.11 C4途径 44
3.12 光呼吸 47
第二篇方法
第4章技术方法 53
4.1 气体交换测定 53
4.2 电子显微镜 59
4.3 同位素示踪法 60
4.4 X射线衍射分析 61
4.5 光学光谱学 61
4.6 磁共振光谱学 69
4.7 色谱分析 70
4.8 电泳分析 71
4.9 分子生物学技术 72
4.10 数学模拟 74
第5章光合参数 78
5.1 形态结构参数 78
5.2 生理学参数 79
5.3 生物化学参数 89
5.4 叶绿素荧光参数 93
第三篇机制
第6章光合机构 101
6.1 光合生物种类 101
6.2 结构层次 104
6.3 气孔复合体 105
6.4 叶绿体 106
6.5 色素系统 108
6.6 光反应系统 113
6.7 膜系统 124
6.8 酶系统 129
第7章原初反应 136
7.1 光能吸收与传递 136
7.2 光化学反应 138
7.3 氧释放 138
第8章同化力形成 149
8.1 光合电子传递 150
8.2 光合磷酸化 156
第9章碳同化 163
9.1 三碳途径——光合碳还原循环 163
9.2 光呼吸 166
9.3 四碳途径——四碳双羧酸循环 168
9.4 景天酸代谢途径 174
9.5 碳浓缩机制 175
9.6 光合作用产物 178
第四篇响应
第10章光 187
10.1 光响应 188
10.2 光抑制 191
10.3 过量光下的信号转导 199
10.4 光适应 199
10.5 紫外辐射的影响 200
10.6 连续光照 202
10.7 避阴 203
第11章温度 207
11.1 温度响应 207
11.2 温度胁迫 209
11.3 温度适应 214
第12章水 222
12.1 水的环境作用 222
12.2 水分亏缺 223
12.3 水分过多 229
12.4 盐胁迫 231
第13章气 236
13.1 二氧化碳 236
13.2 氧 244
13.3 空气污染 251
13.4 气压 252
13.5 全球气候变化 252
第14章矿质营养 256
14.1 大量元素 256
14.2 微量元素 263
14.3 重金属污染 267
第五篇调 节
第15章基因表达调节 275
15.1 光调节 275
15.2 氧化还原调节 278
15.3 糖水平调节 282
15.4 氮水平调节 283
15.5 细胞核对叶绿体翻译的控制 283
15.6 C4光合基因表达的控制 284
15.7 D1蛋白基因表达的调节 285
第16章光捕获调节 289
16.1 叶表面特征与内部结构变化 289
16.2 叶片运动 290
16.3 叶绿体运动 292
16.4 状态转换 294
16.5 捕光天线的变化 296
第17章电子传递调节 306
17.1 前馈控制与反馈控制 306
17.2 可选择的电子传递途径 307
17.3 光系统I循环电子传递 307
17.4 光系统II循环电子传递 317
17.5 光系统II活性的碳酸氢根调节 317
第18章碳同化调节 321
18.1 气孔调节 321
18.2 酶调节 325
18.3 植物激素调节 339
第19章能量耗散 343
19.1 高能态猝灭 343
19.2 光抑制猝灭 346
19.3 代谢耗能 349
第20章信号转导 355
20.1 基本过程 355
20.2 光受体 356
20.3 质体醌 361
20.4 蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶 362
20.5 糖水平 363
20.6 植物激素 363
20.7 活性氧 365
20.8 抗坏血酸与谷胱甘肽 367
20.9 G 蛋白 368
20.10 钙与钙调蛋白 369
20.11 一氧化氮 370
20.12 小RNA 370
20.13 逆行信号 371
第21章节律变化 375
21.1 生理节律 375
21.2 日变化 379
21.3 季节变化 381
21.4 发育变化 382
21.5 叶片衰老 383
第22章协调 387
22.1 光合产物的源与库 387
22.2 光合作用与呼吸作用 389
22.3 C4循环与C3循环 392
22.4 光系统II与光系统1 392
22.5 电子传递与碳同化 393
22.6 叶绿体与细胞核 394
22.7 协调方式 394
第六篇应 用
第23章光合作用的改善 403
23.1 主要出路 403
23.2 思想障碍 404
23.3 光合潜力 405
23.4 改善目标 406
23.5 潜在问题 417
23.6 光合促进剂 417
23.7 促进措施 419
第24章生物能源 422
24.1 生物产氢 423
24.2 燃料作物 430
24.3 藻源燃料 432
第25章人工光合作用 437
25.1 意义 437
25.2 模拟全过程 438
25.3 模拟部分反应 442
名词索引 451
英文目录 466
图版