The Photochemistry of Carotenoids pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Frank, Harry A. (EDT)/ Young, Andrew J. (EDT)/ Britton, George (EDT)/ Cogdell, Richard J. (EDT)

出品人:

页数:419

译者:

出版时间:1999-11

价格:$ 428.27

装帧:HRD

isbn号码:9780792359425

丛书系列:

图书标签:

• 光化学
• 类胡萝卜素
• 光合成
• 氧化
• 自由基
• 生物学
• 化学
• 光谱学
• 维生素A
• 植物生理学

21世纪植物生理学与分子生物学前沿：光合作用的精微调控与环境适应机制 本书导言：超越传统光合作用研究的疆界 在生命科学的宏大叙事中，植物的光合作用始终占据着核心地位。它不仅是地球上几乎所有生态系统能量的最终来源，更是理解生命如何在高能太阳辐射下实现高效能量转化的关键。然而，随着分子生物学、生物物理学和计算科学的飞速发展，我们对光合作用的理解已远超早期基于生化分离和光谱测量的阶段。本书旨在系统性地梳理和深入剖析当前光合作用研究的前沿领域，特别是聚焦于光能捕获、能量转移、电子传递链的动态调控，以及植物如何应对日益严峻的环境胁迫，实现对光合效率的精细化管理。 本书特别强调从系统生物学和结构生物学的角度，阐释光合系统（包括光合色素蛋白复合体、电子传递链组分、以及碳固定酶系）在不同环境条件下的适应性重塑。我们试图构建一个多尺度、多层次的理解框架，连接从分子结构到细胞生理，再到生态适应性的复杂网络。 --- 第一部分：光合天线系统的结构动态学与能量耗散机制 光合作用的初始步骤——光能捕获与传递，是效率的决定性环节。本部分将深入探讨现代结构生物学技术（如冷冻电镜 Cryo-EM、高分辨率X射线晶体学）揭示的光系统（PSI 和 PSII）的精细结构，并侧重于这些结构如何随光照强度和温度变化而发生可逆的重构。 1. 捕光复合体（LHCs）的动态组装与功能： 传统观点将LHCs视为相对固定的天线。本书将展示最新的研究成果，揭示LHCs的寡聚状态和脂质环境对其光物理特性的关键影响。我们将重点探讨PSII 核心捕光复合体（CP43/CP47）如何协同作用，优化能量从外周天线向反应中心的耦合效率。此外，对藻类和蓝细菌中不同类型的捕光色素蛋白（如Phycobilisomes）的结构多样性及其光适应性（如“红移”和“蓝移”现象）将进行详尽的比较分析。 2. 非光化学猝灭（NPQ）的分子机制： 面对过剩光能，植物必须迅速、可逆地耗散掉多余的激发能，以避免光抑制。本部分将集中探讨非光化学猝灭（NPQ）的分子基础。核心焦点在于PsbS 蛋白在将反应中心附近叶绿素分子间距拉开、促进能量转移至热能耗散途径中的确切作用机制。我们将分析不同类型的NPQ（如State Transitions、强光诱导的淬灭）在膜相流动性、pH梯度和特定激酶/磷酸酶调控下的精细平衡。 3. 激发态能量转移的量子相干性： 现代光谱学，特别是二维电子光谱（2DES）的应用，使得我们得以观测能量在色素分子间转移的量子相干性。本书将介绍如何利用这些先进的光谱工具，解析能量在色素分子（如叶绿素、类胡萝卜素）之间的传输路径和时间尺度（飞秒至纳秒级别）。我们将讨论量子相干性在提高能量转移效率中的潜在角色，以及这些机制如何在生物体内被“优化”和“保护”。 --- 第二部分：电子传递链的编排与氧化还原平衡的调控 光合电子传递链（ETC）是能量转换的“高速公路”。本部分将超越对各个酶复合体（如细胞色素 $b_6f$、叶绿体氧化还原酶）的独立描述，转而关注它们在膜上的空间排布（Topography）、相互作用的动力学，以及它们如何响应细胞的能量需求（ATP/NADPH 比例）。 4. 细胞色素 $b_6f$ 复合体：质子泵的精密控制： 细胞色素 $b_6f$ 复合体在光合作用中不仅是电子的传递者，更是关键的质子泵。我们将详细阐述其Q循环（Q-cycle）的分子动力学，对比在不同物种中（如细菌、藻类和高等植物）该循环的结构变异如何影响其质子/电子的转运比率。特别地，我们将探讨如何通过调节$b_f$复合体的运动或关联性，来适应光照强度和CO2浓度的快速波动。 5. 电子的“分流”与“旁路”：适应性需求： 光合系统很少进行线性的电子流。为了维持ATP和NADPH的平衡，电子需要通过多种旁路机制被重新导向。本部分将深入剖析伪循环（Pseudocyclic Photophosphorylation）——即通过费雷多氧化还原酶（Ferredoxin-NADPH Reductase, FNR）和水溶性氧化还原介质参与的循环——在应对高光照和缺氧条件下的重要性。同时，讨论水-水循环（Water-Water Cycle）如何作为PSII的“保护性电子接受体”，有效淬灭活性氧物质的产生。 6. NADP+ 还原酶（FNR）的调控与结构柔性： FNR是电子传递链的最终枢纽。本书将结合结构生物学和酶动力学数据，分析FNR如何通过膜锚定和可溶形式的切换来调节其活性。重点关注FNR在细胞内如何感知和响应NADPH/NADP+的浓度变化，以及它在接收来自费雷多还原蛋白（Fd）电子时的空间匹配性。 --- 第三部分：光合产物的环境适应性与逆境生理学 现代植物生理学研究的焦点已转向植物如何应对全球变化带来的环境压力。本部分将探讨光合系统在胁迫条件下发生的生理性重编程。 7. 氮限制与光合效率的耦合： 氮是叶绿素、电子传递蛋白和碳固定酶合成的关键元素。本书将详细分析在氮限制条件下，植物如何进行“氮回收”策略，优先维持PSII的活性而非PSI或碳固定酶的合成。我们将探讨氮饥饿诱导的蛋白质降解途径，特别是针对LHCs的定向降解机制，以优化有限的氮资源。 8. 强光和干旱胁迫下的渗透调节与膜稳定性： 干旱和强光通常是协同发生的胁迫因素。我们将分析植物如何通过积累渗透调节物质（如脯氨酸、可溶性糖）来保护光合膜的结构完整性，并维持膜蛋白的活性构象。特别关注在干旱胁迫下，气孔导度下降如何反馈性地影响叶肉细胞的光合速率，以及植物如何通过调节叶绿体内部的氧化还原状态来减轻这种压力。 9. 极端温度对酶活性的影响与分子修复： 高温和低温都会对光合机构产生不可逆的影响。本书将对比高温（热休克）如何导致PSII的D1蛋白的快速降解和修复周期的变化，以及低温如何通过降低膜的流动性来减慢电子传递速率。重点将放在热休克蛋白（HSPs）在保护和辅助光合蛋白折叠中的作用。 --- 第四部分：新兴技术在光合研究中的应用与未来展望 本书的最后一部分将聚焦于推动光合研究进入下一个十年的关键技术与理论框架。 10. 同步加速器与先进光谱技术的整合： 利用同步辐射光源提供的超快X射线和高能光子，我们可以实时、原位地观测光合复合物在活体状态下的电子转移路径和结构微调。我们将展示如何利用时间分辨吸收光谱（TRFS）结合理论计算，模拟和验证模型中提出的能量转移路径。 11. 基因组学、转录组学与代谢流分析的融合： 现代光合研究依赖于大规模组学数据的整合。本书将展示代谢流分析（Flux Analysis）如何结合转录组数据，来构建和模拟光合系统在不同基因表达水平下的整体稳态和瞬态响应。这一部分将探讨利用计算模型预测工程改造对光合效率的潜在影响。 结语：迈向光合系统工程 《21世纪植物生理学与分子生物学前沿：光合作用的精微调控与环境适应机制》不仅是一本综述，更是一份路线图，旨在引导读者理解光合作用研究已从描述性科学转向了机制解析和系统工程的阶段。通过对光合机构的动态结构、电子流的精细编排以及复杂胁迫响应的深入剖析，本书为下一代光合科学家理解和优化地球上最重要的生物化学过程提供了坚实的理论和技术基础。

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