绿色植物的光合色素

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1、第八讲绿色植物的光合色素8-1光合作用的概念和意义8-2叶绿体和光合色素一、光合作用(photosynthesis)概念CO２+2H２A光光养生物(CH２O)+2A+H２O(4)H2A代表一种还原剂，可以是H２O、H2S、有机酸等。CO２+2H２O*光绿色植物(CH２O)+O2*+H２O(2)CO２+H２O光绿色植物(CH２O)＋O２(1)绿色植物利用光能把CO２和水合成有机物，同时释放氧气的过程。CO２+2H２S光光合硫细菌(CH２O)+2S+H２O(3)光合细菌利用光能，以某些无机物或有机物作供

2、氢体，把CO２合成有机物的过程。比较绿色植物和光合细菌的光合方程式，得出光合作用的通式：二、光合作用的意义CO２+H２O→(CH２O)＋O２(△G=478kJ/mol)44183032重量比1.把无机物变为有机物约合成5千亿吨/年有机物“绿色工厂”吸收2千亿吨/年碳素(6400t/s)2.把太阳能转变为可贮存的化学能将3.2×1021J/y的日光能转化为化学能3.维持大气中O2和CO2的相对平衡释放出5.35千亿吨氧气/年“环保天使”光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径光合作用是“地球上最

3、重要的化学反应”8-2叶绿体和光合色素一、叶绿体叶绿体(chloroplast)是光合作用最重要的细胞器。它分布在叶肉细胞的细胞质中。小麦叶横切面Chlor被膜完整度较高(一)叶绿体的分离１.从叶片中直接分离(机械法)叶片匀浆细胞液叶绿体匀浆化0.4mol/L糖醇pH7.6±,0～4℃过滤匀浆4～8层纱布或100目尼龙纱布分级离心500g去沉淀，3000g去上清液，沉淀悬浮，冰浴保存２.从原生质体分离(酶解法)酶解果胶酶,纤维素酶0.5mol／L甘露醇pH5.0～pH5.540℃,振荡叶组织原生质体

4、质膜与细胞器叶绿体<20μm尼龙网离心挤压(二)叶绿体的发育、形态及分布（自学）1.发育2.形态3.分布4.运动高等植物的叶绿体由前质体发育而来。当茎端分生组织形成叶原基时，前质体的双层膜中的内膜在若干处内折并伸入基质扩展增大，在光照下逐渐排列成片，并脱离内膜形成类囊体，同时合成叶绿素，使前质体发育成叶绿体。1.发育2.形态3.分布4.运动高等植物的叶绿体大多呈扁平椭圆形，每个细胞中叶绿体的大小与数目依植物种类、组织类型以及发育阶段而异。一个叶肉细胞中约有20至数百个叶绿体，其长3～6μm，厚2～3

5、μm。水稻叶绿体玉米叶绿体1.发育2.形态3.分布4.运动叶肉细胞中的叶绿体较多分布在与空气接触的质膜旁，在与非绿色细胞(如表皮细胞和维管束细胞)相邻处，通常见不到叶绿体。这样的分布有利于叶绿体同外界进行气体交换。棉叶栅栏细胞叶绿体1.发育2.形态3.分布4.运动随原生质环流运动随光照的方向和强度而运动。在弱光下，叶绿体以扁平的一面向光；在强光下，叶绿体的扁平面与光照方向平行。叶绿体随光照的方向和强度而运动侧视图俯视图(三)叶绿体的基本结构叶绿体被膜基质(间质)类囊体(片层)1.叶绿体被膜由两层单位

6、膜组成，两膜间距5～10nm。被膜上无叶绿素，主要功能是控制物质的进出，维持光合作用的微环境。膜对物质的透性受膜成分和结构的影响。膜中蛋白质含量高，物质透膜的受控程度大。外膜磷脂和蛋白的比值是3.0(w/w)。密度小(1.08g/ml)，非选择性膜。分子量小于10000的物质如蔗糖、核酸、无机盐等能自由通过。内膜磷脂和蛋白的比值是0.8（w/w）密度大(1.13g/ml),选择透性膜。CO2、O2、H2O可自由通过；Pi、磷酸丙糖、双羧酸、甘氨酸等需经膜上的运转器才能通过；蔗糖、C5、C7糖的二磷酸

7、酯、NADP+、PPi等物质则不能通过。2.基质及内含物基质中能进行多种多样复杂的生化反应含有还原CO2(Rubisco1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶)与合成淀粉的全部酶系——碳同化场所含有氨基酸、蛋白质、DNA、RNA、还原亚硝酸盐和硫酸盐的酶类以及参与这些反应的底物与产物——N代谢场所脂类(糖脂、磷脂、硫脂)、四吡咯(叶绿素类、细胞色素类)和萜类(类胡萝卜素、叶醇)等物质及其合成和降解的酶类——脂、色素等代谢场所基质是淀粉和脂类等物的贮藏库——淀粉粒与质体小球基质：被膜以内的基础物质。以水为

8、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。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。质体小球又称脂质球或亲锇颗粒，在叶片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。3.类囊体类囊体分为二类：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。堆叠区片层与片层互相接触的部分，非堆叠区片层与片层非互相接触的部分。由单层膜围起的扁平小囊。膜厚度5～7nm，