第三章光合作用1

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1、第三章 光合作用,生物,自养生物：利用无机碳化合物作为营养，并且将它合称为有机物，这类植物称为自养植物。包括植物和光合细菌。,异养生物：只能利用现成的有机物作为营养，这类植物成异养植物。,1771年，英国科学家普利斯特利把一支点燃的蜡烛和一只小白鼠分 别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭 了，小白鼠很快也死去了。,他把两盆植物分别放 到两个密闭的玻璃罩里。他发现植物能够长 时间地活着，蜡烛没有熄灭，小鼠活动正常。,植物可以在光下净化“坏了”的空气,光合作用,假设光合作用是一个物 质生产过程，那么：1）原料、产品是什么？ 2）工厂、车间是什么？3）工人有哪些？4）生产流程是怎样？5）制约因素有哪

2、些？,重点掌握 掌握叶绿体结构及光合色素种类和性质； 2.初步弄清光合作用机理（重点和难点）； 3.了解光呼吸的基本过程和主要生理功能； 4.弄清光合作用的影响因素。,光合作用的部位,植物的绿色部分(叶茎果等),主要是 叶片. 细胞中的 叶绿体,光合作用的原料,CO2 来自于空气 H2O 来自于土壤,光合作用的产物,C6H12O6 O2,第一节 光合作用的重要性,一、光合作用(photosynthesis)：是指绿色植物吸收光能，同化CO2和H2O，制造有机物并释放O2的过程。,基本公式,6CO2+6H2O* (C6H12O6)n+O*2,光,光合细胞,二、光合作用的重要性,1 把无机物转变为

3、有机物：是制造有机物质的主要途径； 2 贮存太阳能量：大规模地将太阳能转变为贮藏的化学能，是巨大的能量转换系统； 3 保护环境：吸收CO2，放出O2，净化空气，是大气中氧的源泉。,干旱沙漠化,冰川融解,第二节 叶绿体及叶绿体色素 一、叶绿体的结构和成分,1、叶绿体的结构:多呈椭圆形。 a 双层膜：内膜为选择性屏障。 b 基质：CO2同化；淀粉形成 c 基粒：由类囊体垛叠而成的 绿色颗粒，将光能转化为化 学能。,a 叶绿体膜：即叶绿体表面, 有由两层薄膜构成的，分别为外膜(outer membrane)和内膜(inner membrane), 它具有控制代谢物质进出叶绿体的功能，是一个选择性屏障

4、。,b 基质：是指叶绿体膜以内的基础物质，其成分主要是可溶性蛋白质（酶）和其它代谢活跃物质，呈高度流动性状态。基质是构成片层的底物，含有羧基歧化酶，可固定CO2，故光合生成淀粉就在此形成和贮藏。,c 基粒： 是指在淡黄色间质中埋藏着的浓绿色圆饼状颗粒。基粒中有许多光合色素，进行光能转换为化学能的过程。,类囊体：高等植物的叶绿体都有由许多片层组成的片层系统，每个片层是由自身闭合的双层薄片组成，呈压扁了的包囊状，称为类囊体，亦称光合膜，光合作用的能量转化功能就是在其上进行。 基粒类囊体：每个基粒是由两个以上的类囊体垛叠在一起，这些类囊体称基粒类囊体。 基质类囊体：（基质片层）连接两个基粒的类囊体。

5、 类囊体膜：光合作用的 能量转换是在类囊体膜上进行，所以类囊体膜又叫光合膜。,基粒类囊体堆垛叠的生理意义： （1）膜的堆叠意味着捕获光能的机构高度密集，更有效地吸收（收集）光能，加速光反应； （2）由于膜系统往往是酶的排列支架，膜垛叠就犹如形成一个长的代谢传送带，使代谢顺利进行。,二、光合色素的化学特性,高等植物光合色素有2类：（1）叶绿素：a、b （2）类胡萝卜素：胡萝卜素 和 叶黄素,1 叶绿素：,a.分类,Chla：分子式（C55H72O5N4Mg）蓝绿色，大部分用于捕光，少部分用于转化光能,Chlb：分子式（ C55H70O6N4Mg）黄绿色，全部用于捕光,b.结构：四个吡咯环围绕镁形

6、成卟啉环的头部，亲水，位于光合膜的外表面，收集光能；还有一个叶绿醇形成的尾部，亲脂，插入光合膜内部，与叶绿素分子在类囊体膜上的定位有关。,叶绿醇,N,CH,CH,CH,CH,N,N,N,Mg,H3C,H3C,CH3,CH3,CH2CH3,C=O,CH,C-O-CH3,C=O O C 20H 39,CH2,CH2,O,H,H,叶 绿 素 a 的 结 构 式,CH2 CH,(-CHO),C.叶绿素a与b的不同: 叶绿素a比b多两个氢少一个氧。两者结构上的差别仅在于叶绿素a的第吡咯环上一个甲基 (CH3)被醛基(CHO)所取代。,2 类胡萝卜素：聚光作用，消耗多余光能,a.分类,胡萝卜素:是不饱和的

7、碳氢化合物，分子式是C40H56，呈橙黄色， -、-、- 胡萝卜素。,叶黄素:是由胡萝卜素衍生的醇类，分子式C40H56O2，呈黄色。,b.结构：（见书61页）,1 光自身的特性： 从太阳辐射到地球的光波长范围为：300-2600nm 植物光合能吸收的光波长范围为：400-700nm 波长越小，能量越大 蓝光能量大，红光能量小 吸收光谱：叶绿素吸收能力极强，如果把叶绿素溶液放在光源和分光镜中间，就可以看到光谱中有些波长的光被吸收了，在光谱上出现黑线或暗带，这种光谱称吸收光谱。,三、光合色素的光学特性,2光合色素的吸收光谱,两个吸收峰430-450nm蓝紫光区 640-660nm红光区,连续双峰

8、400-500nm,叶绿素是绿色？,类胡萝卜素是黄色？,热能,光能散失：荧光、磷光,光能,化学能,（贮藏）,叶绿素吸光后光能的去向：,3 荧光现象和磷光现象,荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色这种现象称荧光现象。 胡萝卜素、叶黄色和藻胆素都有荧光现象。 磷光现象：当叶绿素出现荧光后，立即中断光源，溶液还能继续辐射出极微弱的红光（用精密仪器测知）， 这种现象叫做磷光现象。,从第一单线态以红光的形式回到基态所发出的光,第一,从第一三单线态回到基态所发出的光,四、叶绿素的形成,（一）生物合成谷氨酸或-酮戊二酸 二氧戊酸 -氨基酮戊酸（ALA） 胆色素原 尿卟啉原 粪卟啉原 与F

9、e结合形成亚铁血红素 原卟啉导入Mg原子Mg-原卟啉 原脱植基叶绿素a 脱植基叶绿素a 叶绿素a 叶绿素b。,五 植物叶色1、叶色: 是叶子中各种色素的综合表现，主要是叶绿素和类胡萝卜素的比例，正常为31，所以叶片呈现绿色，秋天、逆境或衰老是时，叶绿素易被破坏减少，呈现黄色；至于红叶，秋天降温，体内多糖积累，形成花色素苷呈红色。2、环境条件对叶色的影响：（1）光照：影响叶绿素形成（黄化现象）（2）温度：影响酶活性，影响叶绿素形成（秋天叶子变黄）（3）矿质元素：对叶绿素形成也有很大影响（缺绿病）。,（1） Light 光是影响叶绿素形成的主要条件。 从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需要光，而光过强，

10、叶绿素又会受光氧化而破坏。 黑暗中生长的幼苗呈黄白色，遮光或埋在土中的茎叶也呈黄白色。这种因缺乏某些条件而影响叶绿素形成，使叶子发黄的现象，称为黄化现象。 黑暗使植物黄化的原理常被应用于蔬菜生产中，如韭黄、软化药芹、白芦笋、豆芽菜、葱白、蒜白、大白菜等生产。 例外-柑桔种子及莲子的胚芽。,(2) Temperature,高温下叶绿素分解大于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄；相反，温度较低时，叶绿素解体慢，这也是低温保鲜的原因之一,叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受温度影响。 叶绿素形成的最低温度约2，最适温度约30,最高温度约40 。,受冻的油菜,秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制叶绿素形成有关。,(3) Mineral nutritions 叶绿素的形成必须有一定的营养元素。 氮和镁是叶绿素的组成成分，铁、锰、铜、锌等则在叶绿素的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用。 因此，缺少这些元素时都会引起缺绿症，其中尤以氮的影响最大，因而叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高低的标志。,缺N,CK,萝卜缺N的植株老叶发黄,缺N,深秋树叶变黄是叶中叶绿素降解的缘故,