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光合作用原理  061M5003H

学期:2016-2017学年秋 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:张立新等
课程编号: 061M5003H 课时: 40 学分: 3.0
课程属性: 专业普及课 主讲教师:张立新等
英文名称: Photosynthesis

教学目的、要求

课程大纲和授课内容是为mg游戏平台官方网站研究生设置的。通过课程的学习,研究生将系统地理解光合作用基本原理,掌握光能吸取、转化与利用这一光合作用的核心过程,了解光合作用研究的前沿热点和国内外光合作用的研究动态与发展趋势,了解针对光能转化机理的研究的光物理、光化学、生物化学、分子生物学及遗传学等技术体系和方法。为了达到上述目的,研究生需要全时参加授课学习,需要学习相关课程和阅读课外书籍(例如,光合作用学以及光合作用研究进展系列丛书Advances in Photosynthesis and Respiration等)。

预修课程

教 材

许大全编著,《光合作用学》,科学出版社(2013) 匡廷云主编,光合作用原初光能转化过程的原理与调控,江苏科学技术出版社(2003) 匡廷云主编,光合作用高效转能机理及其在农业中的应用,山东科技出版社(2004) Series Editors: Govindjee, Sharkey, Thomas D. Advances in Photosynthesis and Respiration,Springer (40 Volumes from 1994 - 2014)

主要内容

内容提要:
第一讲:光合作用的意义及研究历程(3学时,教师:张立新)。
掌握光合作用的基本概念和物理化学反应过程;了解光合作用的科学意义和重要作用以及意义;了解光合作用研究从萌芽阶段到现阶段多学科多领域的发展历程;了解近代光合作用的研究历程中标志性事件及其贡献。
第二讲:光合作用器官-叶绿体结构、起源、进化(3学时,教师:林荣呈)。
掌握叶绿体的组成、结构与功能,了解叶绿体的起源和进化过程,掌握叶绿体发育过程,涉及的基因表达和调控机制,了解叶绿体的运动及其调节,了解叶绿体转化方法及应用。
第三讲:叶绿体发育及其调节机制(3学时,教师:林荣呈)。
了解光对植物光合作用和生长发育的作用,了解植物光信号的多种转导途径,熟悉不同光受体的特性、结构、功能和调节方式,了解信号途径主要蛋白的生物学功能和生化特性,掌握基因转录调控、蛋白泛素化和磷酸化等修饰方式及其功能。
第四讲:叶绿体基因组及叶绿体基因表达调控(3学时,教师:张立新)。
掌握叶绿体基因组的结构,组成,起源,进化;掌握叶绿体基因表达在转录,转录后,翻译,翻译后等不同水平的调控机制;掌握叶绿体基因表达调控与原核基因表达调控的共性以及差异;掌握叶绿体信号基本概念以及传导机制。
第五讲:叶绿体光信号转导(3学时,教师:林荣呈)。
了解光合作用的色素组成(叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素),不同色素的基本结构和光化学特性,了解各种色素的生物合成途径和降解过程,掌握代谢途径的关键步骤和关键酶的结构、功能,了解关键基因的转录调控以及关键酶的活性调节方式。
第六讲:光合作用原初反应,电子传递,光合磷酸化(3学时,教师:张立新)。
掌握光合作用光能吸取和传递过程和机制;掌握原初反应的概念、过程,以及参与原初反应的反应中心,电子供体,电子受体等各组分,包括色素等。掌握电子传递过程及电子传递过程各组分复合物;掌握电子传递多种途径以及电子传递的调控;掌握光合磷酸化过程以及光合磷酸化调控等。
第七讲:光合膜超级复合物结构与功能(3学时,教师:张立新)。
掌握光合膜的组成与特性;掌握光合膜蛋白复合物的组成,结构和功能;编码各组分蛋白的基因;掌握PSII的水裂解和氧气释放的机制;掌握细胞色素b6f复合物调节电子传递和光能分配的作用;掌握PSI在电子传递中的作用以及跨膜质子梯度形成原理;掌握ATPase复合物在光合磷酸化中的作用原理。
第八讲:光合膜超级复合物的生成及调控(3学时,教师:张立新)。
了解光合膜复合物各组分蛋白的核基因和叶绿体基因编码的本质;掌握核基因编码的叶绿体蛋白转运到叶绿体的过程及被膜上转运复合物组成和功能调节;掌握核基因编码蛋白从叶绿体基质到类囊体膜的分选机制;掌握叶绿体基因编码蛋白的合成以及组装成复合物的过程以及参与组装调控的调控因子作用机制;了解CES机制调控各超级复合物生成的原理。
第九讲:光合碳代谢及其调节(3学时,教师:卢从明)。
了解光合碳代谢的基本代谢过程;掌握C3植物、C4植物以及CAM植物的碳代谢特性;掌握C3植物碳代谢关键酶的调节机制及其对光合碳代谢的调节;了解C4植物碳代谢关键酶的调节机制及其对光合碳代谢的调节;掌握C4植物高效固碳的机制及其C3植物碳代谢的遗传改良。
第十讲:光合同化产物运输与分配(3学时,教师:卢从明)。
了解光合同化产物蔗糖与淀粉的合成途径、这些途径中有哪些关键调节酶对光合产物的合成其中关键的调节作用;掌握光合同化产物如何在细胞中储存及其生物学意义;掌握蔗糖从光合源器官运输到库器官的方式及调节;了解蔗糖如何卸载到库器官籽粒以及在籽粒中的代谢途径与调节。
第十一讲:光合作用的环境调节(3学时,教师:林荣呈)。
了解影响光合作用的环境因素(光照、CO2、温度、水分、矿质营养等),掌握光抑制、光氧化和光破环的机理与调节机制,了解活性氧途径,掌握叶黄素循环和光保护的原理,了解植物光能利用效率的限制因素,以及提高光能利用效率的途径。
第十二讲:光合作用在农业中的应用(3学时,教师:卢从明)
了解不同农作物及其不同品种光合作用光能利用效率的区别;了解作物光能利用效率的限制因素及可能提高作物光能利用效率的途径;掌握提高作物光能利用效率的遗传改良途径及其在农业生产中的应用。

第十三讲:光合作用模拟及其在能源中的应用(3学时,教师:张立新)。
掌握光合作用模拟的概念、意义;了解光合作用模拟分为模拟光合作用催化裂解水,以及光合作用模拟光能捕获;了解植物光合作用模拟和藻类光合作用模拟;了解光合作用模拟的研究进展以及前景。
第十四讲:光合作用机理研究技术及方法(3学时,教师:卢从明)。
了解测定光合效率的原理与技术;了解研究光合作用两个光系统功能的光物理与光化学技术与方法,重点先容荧光光谱学技术在研究光合机理中的应用;了解筛选与鉴定光合突变体的技术与方法。
第十五讲:复习总结与讨论光合作用学习内容(3学时,教师:张立新、卢从明、林荣呈)。

教学方式:课堂讲授和讨论
考核方式:课程论文考核为主(80%),课堂讨论参与程度(20%)。

参考文献

授课时间: 星期一, 第5、6、7节
授课地点: 教2-204
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19

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