大学植物生理学经典课件植物光合作用

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1、05植物的光合作用黑龙江大学农业资源与环境学院1本章内容1光合作用及生理意义2光合色素3光合作用的机理4光呼吸5同化物的运输与分配6影响光合作用的因素7光合作用与作物生产本章重点1光合电子传递和光合磷酸化2C3途径、C4途径的异同3光合产物的形成、运输及分配4光合作用与农业生产5.1光合作用及生理意义p自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫碳素同化作用(carbonassimilation)。p不能进行碳素同化作用的生物称之为异养生物，如动物、某些微生物和极少数高等植物。p碳素同化作用三种类型：细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作

2、用。其中以绿色植物光合作用最为广泛，与人类的关系也最密切。p光合作用(photosynthesis)是指绿色植物吸收光能，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程。p光合作用本质上是一个氧化还原反应：pH2O是电子供体(还原剂)，被氧化到O2的水平；pCO2是电子受体(氧化剂)，被还原到糖的水平；p氧化还原反应所需的能量来自光能。p光合作用的意义：p1.将无机物转变成有机物。有机物“绿色工厂”。地球上的自养植物一年同化的碳素约为2×1011吨，其中60%是由陆生植物同化的，余下的40%是由浮游植物同化的；p2.将光能转变成可贮存的化

3、学能。绿色植物每年同化碳所储藏的总能量约为全球能源消耗总量的10倍。p光合作用是一个巨型能量转换站。p3.维持大气O2和CO2的相对平衡-“环保天使”。绿色植物在吸收CO2的同时每年释放O2量约5.35×1011吨，使大气中O2能维持在21%左右。p光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径p光合作用是“地球上最重要的化学反应”5.2光合色素基质：被膜以内的基础物质。以水为主体，内含多种离子、低分子有机物，以及多种可溶性蛋白质等。v将照光的叶片研磨成匀浆离心，沉淀在离心管底部的白色颗粒就是淀粉粒。v质体小球又称脂质球或亲锇颗粒，在叶片

4、衰老时叶绿体中的膜系统会解体，此时叶绿体中的质体小球也随之增多增大。由单层膜围起的扁平小囊。膜厚度5～7nm，囊腔空间为10nm左右，片层伸展的方向为叶绿体的长轴方向类囊体分为二类：基质类囊体又称基质片层，伸展在基质中彼此不重叠；基粒类囊体或称基粒片层，可自身或与基质类囊体重叠，组成基粒。Ø堆叠区片层与片层互相接触的部分，Ø非堆叠区片层与片层非互相接触的部分。叶绿体叶绿体随光照的方向和强度而运动侧视图俯视图p5.2.2光合色素的结构与化学性质p光合色素主要有三类：叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。高等植物叶绿体中含有前两类，藻胆素仅存在于藻类。

5、p1.叶绿素(chlorophyll,chl)p高等植物叶绿素主要有叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色）两种p不溶水于，溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。p通常用80%的丙酮或丙酮:乙醇:水(4.5:4.5:1)的混合液来提取叶绿素。p卟琳环上的共轭双键和中央镁原子易被光激发而引起电子得失，可以电子传递的方式参与能量的传递。p皂化反应：与碱反应生成叶绿素盐、叶醇和甲醇p置换反应：镁可被氢、铜等置换p2.类胡萝卜素(carotenoid)p类胡萝卜素不溶于水而溶于有机溶剂。是一类由八个异戊二烯单位组成的40C不饱和烯烃。较稳定。p

6、类胡萝卜素有两种类型：p胡萝卜素(carotene)，橙黄色，主要有α、β、γ三种异构体。p有些真核藻类中还有ε-异构体。pβ-胡萝卜素VitA(预防和治疗夜盲症)。p叶黄素(lutein)，黄色，是由胡萝卜素衍生的醇类橙黄色环己烯(紫罗兰酮环)3黄色p植物的叶色：p一般情祝下，叶绿素/类胡萝卜素≈3:1，正常的叶片呈绿色。p叶绿素易降解，秋天叶片呈黄色。p全部的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，以非共价键与蛋白质结合组成色素蛋白复合体(pigmentproteincomplex)，以吸收和传递光能。p3.藻胆素(phycobilin

7、)p存在于红藻和蓝藻中，常与蛋白质结合为藻胆蛋白，主要有：p藻红蛋白(phycoerythrin)p藻蓝蛋白(phycocyanin)p别藻蓝蛋白(allophycocyanin)。p均溶于稀盐溶液中。藻胆素的四个吡咯环形成直链共轭体系，不含镁和叶醇链。p功能：收集和传递光能。p5.2.3光合色素的光合特性p5.2.3.1光合色素的吸收光谱p两个最强吸收区：p640~660nm的红光区，430~450nm的蓝紫光区p叶绿素对橙光、黄光吸收较少，尤其对绿光吸收最少，叶绿素溶液呈绿色。p叶绿素a在红光区的吸收带偏向长波方面，吸收带较宽，吸收峰

8、较高；而在蓝紫光区的吸收带偏向短波光方面，吸收带较窄，吸收峰较低。p叶绿素b比叶绿素a吸收短波蓝紫光的能力更强。p5.2.3.1光合色素的荧光现象和磷光现象透射光绿色叶绿素反射光叶绿素红色溶液