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：韩广业等

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 韩广业
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 韩广业
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 光合作用原初反应，电子传递，光合磷酸化 3学时 韩广业
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
第四章 光合膜超级复合物结构与功能 3学时 韩广业
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
第五章 光合膜超级复合物的生成及调控 3学时 韩广业
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
第六章 叶绿体与光信号转导 3学时 淮俊玲
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
第七章 叶绿体基因组及叶绿体基因表达调控 3学时 淮俊玲
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
第八章 叶绿体色素合成、代谢及调节 3学时 淮俊玲
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 淮俊玲
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 韩广业
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 淮俊玲
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 理解叶绿体反向信号的分类以及作用机理 2学时 卢庆陶
第1节 分类
第2节 作用机理

"韩广业，男，博士，研究员、博士生导师
1998年和2001年在山西大学分别获得学士和硕士学位，2005年7月在中国科学院植物研究所获得博士学位，导师匡廷云院士。2006年6月至2008年6月在瑞典乌普萨拉大学进行博士后研究，2010年1月至2012年1月在瑞典于默奥大学进行博士后研究，2012年2月至2014年2月在美国劳伦斯伯克利国家实验室进行博士后研究，2014年3月到植物所工作。任中国植物学会植物整合组学专业委员会委员，BMC Plant Biology期刊编委。长期从事光合膜蛋白的结构与功能研究，主要研究方向是光合膜蛋白的结构与功能及光合作用光能高效利用机理与调控。主要研究内容为利用生物化学、分子生物学、结构生物学及波谱学等多种技术手段交叉协作研究光合作用水裂解、电子传递、状态转换等重要过程的动态调控机制，揭示光合作用高效利用太阳能的分子机理。作为主要完成人之一的研究成果“破解藻类水下光合作用的蛋白结构和功能”荣获2019年度中国科学十大进展。主持国家多项重点研发计划课题、子课题、国家自然科学基金面上项目等。在Nature、Science、PNAS、Nat. Plants、Nat. Commun.等学术刊物发表论文60余篇。曾担任中国科学院植物研究所“整合植物生物学”课程授课教师，讲授“光合膜蛋白的结构与功能”相关内容。
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淮俊玲，女，博士，副研究员，硕士生导师
1981年8月出生于河北省邯郸市，2004年毕业于中国农业大学，获学士学位，2009年毕业于中国农业大学，获得博士学位，导师王国英教授。2009年至2011年在中国农业大学从事博士后研究。2011年6月植物所工作至今，历任助理研究员和副研究员。主要研究方向是植物光信号转导机制以及植物对逆境适应机制。主持国家重点研发计划子课题“叶绿素的异源生物合成”（2020-2024），“作物光合膜色素蛋白生成的调控机制”（2022-2027），国家自然科学基金面上项目2项，国家自然科学基金青年项目1项。以第一作者或者通讯作者在Nature Chemical Biology，Molecular Plant、Plant Physiology等SCI收录期刊发表论文6篇，参与发表论文10余篇。

卢庆陶，男，博士，副研究员，硕士生导师
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。
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