光合作用原理

课程编码：180085071001M3003H 英文名称：Photosynthesis 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业课 主讲教师：林荣呈等

课程大纲和授课内容是为中国科学院大学研究生设置的。通过课程的学习，研究生将系统地理解光合作用基本原理，掌握光能吸收、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)。

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第一章 光合作用的意义及研究历程 3学时 林荣呈
第1节 光合作用的意义
第2节 光合作用的研究历史
第二章 光合作用器官-叶绿体结构、起源、进化 3学时 林荣呈
第1节 叶绿体的研究历史
第2节 叶绿体的结构与功能
第3节 叶绿体的起源与进化
第三章 叶绿体与光信号转导 3学时 林荣呈
第1节 光对植物生长发育的调控作用
第2节 光信号转导的组成
第3节 植物温度形态建成
第4节 植物高温信号的调控
第四章 叶绿体基因组及叶绿体基因表达调控 3学时 迟伟
第1节 叶绿体基因组的起源，进化，结构，组成
第2节 叶绿体基因组与核基因组之间的交流
第3节 叶绿体基因表达体系存在两种不同类型的RNA聚合酶
第4节 叶绿体基因表达调控
第五章 叶绿体色素合成、代谢及调节 3学时 林荣呈
第1节 植物四吡咯的生物合成
第2节 四吡咯产物与活性氧
第3节 四吡咯与植物免疫反应
第六章 光合作用原初反应，电子传递，光合磷酸化 3学时 迟伟
第1节 光合作用原初反应
第2节 反应中心
第3节 光合电子传递链
第4节 光合磷酸化与ATP合酶
第七章 光合膜超级复合物结构与功能 3学时 迟伟
第1节 光合膜的组成与特性
第2节 光合膜上的四个超级复合物
第3节 光合电子传递链
第八章 光合膜超级复合物的生成及调控 3学时 迟伟
第1节 核基因编码的叶绿体蛋白转运到叶绿体的过程
第2节 外被膜蛋白转运过程
第3节 内被膜蛋白转运过程
第4节 基质蛋白转运过程
第5节 类囊体蛋白的转运过程
第九章 光合碳代谢及其调节 3学时 卢庆陶
第1节 C3植物、C4植物以及CAM植物的碳代谢特性
第2节 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
第3节 C4植物碳代谢关键酶的调节机制
第4节 衣藻碳代谢途径的调节(单细胞二氧化碳浓缩机制)
第十章 光合同化产物运输与分配 3学时 卢庆陶
第1节 光合同化产物的形成
第2节 光合同化产物的运输
第3节 同化产物的分布
第十一章 光合作用的环境调节 3学时 林荣呈
第1节 影响光合作用的环境因素
第2节 光抑制 、光破环、光保护
第3节 光合作用、光氧化与活性氧信号
第十二章 光合作用模拟及其在能源中的应用 3学时 林荣呈
第1节 植物合成生物学
第2节 光合作用合成生物学
第十三章 光合作用在农业中的应用 3学时 卢庆陶
第1节 不同作物及其不同品种光合作用光能利用效率的区别
第2节 影响作物光能利用效率的环境限制因素
第3节 提高作物光能利用效率的遗传改良途径
第十四章 光合作用机理研究技术及方法 3学时 卢庆陶
第1节 光合作用研究技术概述
第2节 叶绿素荧光及荧光光
第3节 叶绿素荧光动力学
第4节 吸收光谱与差示吸收光谱
第5节 热致发光
第十五章 光合蛋白的翻译后修饰对光合作用的调节 3学时 卢庆陶
第1节 叶绿体蛋白修饰对光合功能调控概述
第2节 磷酸化和去磷酸化
第3节 乙酰化修饰
第4节 糖修饰和脂修饰
第5节 其他蛋白修饰对光合作用的调控
第十六章 叶绿体基因工程 3学时 迟伟
第1节 叶绿体基因工程的原理以及技术路线
第2节 叶绿体基因编辑
第3节 叶绿体基因工程的应用
第十七章 总结讨论与答疑 2学时 迟伟
第1节 光合作用原理课程总结
第2节 提问与解答

林荣呈，研究员，博士生导师。中国科学院光生物学重点实验室主任，中国科学院大学岗位教授，中国科学院分子植物卓越中心特聘研究员。2008年入选中国科学院“百人计划”；2013年获国家杰出青年科学基金；2014年获中科院青年科学家奖，第五届中国侨界创新人才贡献奖；2015年入选国家百千万人才工程，被授予“有突出贡献中青年专家”称号，被评为中科院优秀研究生指导教师；2016年享受国务院政府特殊津贴，入选科技部中青年科技创新领军人才；2017年入选国家“万人计划”科技创新领军人才；2018年获中国植物生理与植物分子生物学学会“中科三安光生物学杰出贡献奖”。主要从事植物光信号调控与光合作用的研究，在Science, Nat Commun, PNAS, Plant Cell, Mol Plant等国际著名学术期刊发表论文。兼任中国植物生理与分子生物学学会常务理事、中国生物物理学会理事。任《生命世界》科普杂志主编、《植物学报》副主编、JIPB编委等职。一直是国科大《光合作用原理》课程的主讲教师，同时2018年开始还担任国际学院《Plant Molecular Biology and Genomics》课程的主讲教师。

迟伟，男，1975年生，中国科学院植物研究所研究员，博士生导师。主要从事植物光合作用以及叶绿体发育相关研究。在PNAS, Plant Cell, Nucleic Acids Research 等际著名学术期刊发表论文20余篇。承担国家重点研发计划、中科院先导项目等课题多项。目前担任中国植物生理学会光合作用专业委员会委员，国家自然科学基金和浙江省自然科学基金通讯评审专家，教育部学位中心通讯评审专家。已培养研究生4名。

卢庆陶，1975年4月出生于江苏省如皋市，1997年毕业于北京大学生命科学学院生物化学系，获学士学位，2003年7月毕业于中国科学院植物研究所获理学博士学位，导师匡廷云院士、卢从明研究员。2003年8月在植物研究所参加工作，历任助理研究员，副研究员。2007.11-2008.11年获国家留学基金委基金资助，在苏黎世瑞士联邦高工（ETHZ）植物科学研究所Gruissem教授实验室进行访问研究。主要研究方向为光合作用功能调控的分子机理, 包括光合作用环境适应的分子机理，光合作用光保护机制，叶绿体激酶调控机制，以及同化物高效转运机制等。主持国家重点研发计划子课题“冬小麦产量潜力冬小麦产量与效率协同提高的生理生态学机制”（2016-2020年）， “光保护和抗高温模块的重构与再造” （2020-2025年），国家自然基金委面上项目3项，参与973计划，中科院先导项目等课题。以第一或通讯作者在PNAS、Plant Physiology，Journal of Experimental Botany等SCI收录期刊发表论文10余篇，在 Plant Cell、Molecular Plant、BBA等期刊发表SCI收录论文20余篇。