植物生理学 光合作用

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1、第三章光合作用Photosynthesisofplant第一节光合作用的重要性一、光合作用的概念：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。光能CO2+H2O————→（CH2O）+O2绿色细胞二、光合作用的意义（一）把无机物转变成有机物（二）巨大的能量转换站日光能转化为化学能（ATP），1970年，全世界的能耗，只占光和储能的1/10,光和储能相当于24万个三门峡水电站的能量。（三）维持大气中氧气和CO2的平衡，保护环境。没有光合作用，地球内3000年就会缺氧。(四)作物产量构成的主要因素。第二节叶绿体及叶绿

2、体色素chloroplastandchloroplastpigments一、叶绿体的结构和成分叶绿体的化学成分：75%的水、蛋白质、脂类、色素和无机盐。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。数量多，1平方毫米蓖麻叶片含3千万-5千万个叶绿体。叶绿体随原生质环流运动，随光照的方向和强度而运动叶绿体结构：被膜、基质、基粒、类囊体（基粒类囊体、基质类囊体）复习巩固镁、锰、氯的生理作用？缺素症？哪些是参与循环的元素？那些不是？临界浓度叶绿体的结构怎样？叶绿素类胡萝卜素藻胆素——高等植物藻类

3、共同特点：分子内具有许多共轭双键，能捕获光能，捕获光能能在分子间传递。叶绿素：叶绿素a（蓝绿色）3：叶绿素b（黄绿色）1类胡萝卜素：胡萝卜素（橙黄色）2:叶黄素（黄色）1藻胆素：藻红素、藻兰素二光和色素的化学特性1叶绿素叶绿素是双羧酸的酯，一个羧基被甲醇所酯化，另一个羧基被叶绿醇所酯化。不溶于水，溶于有机溶剂，容易被光分解卟啉环中的镁可被H+或Cu2+所置换，铜代反应天线色素：大多数叶绿素a和全部叶绿素b分子和类胡萝卜素具有收集光能和传递光能的作用。作用中心色素：少部分叶绿素a分子有将光能转换为电能的作用。叶绿素是一种酯，因此不

4、溶于水。通常用含有少量水的有机溶剂如80％的丙酮，或者95%乙醇，或丙酮∶乙醇∶水＝4.5∶4.5∶1的混合液来提取叶片中的叶绿素，用于测定叶绿素含量。之所以要用含有水的有机溶剂提取叶绿素，这是因为叶绿素与蛋白质结合牢，需要经过水解作用才能被提取出来。叶绿素的提取研磨法提取光合色素提取方法研磨法浸提法0.1g叶+10ml混合液浸提卟啉环由四个吡咯环与四个甲烯基(－CH＝)连接而成。卟啉环的中央络合着一个镁原子，镁偏向带正电荷，与其相联的氮原子带负电荷，因而“头部”有极性。环Ⅵ上有一叶绿醇链有亲脂性。色素靠他固定在类囊体膜上。卟啉

5、环上的共轭双键和中央镁原子容易被光激发而引起电子的得失。捕获光能。叶绿醇卟啉环卟啉环中的镁可被H+所置换。当为H＋所置换后，即形成褐色的去镁叶绿素。去镁叶绿素中的H＋再被Cu2+取代，就形成铜代叶绿素，颜色比原来的叶绿素更鲜艳稳定。根据这一原理可用醋酸铜处理来保存绿色标本。铜代叶绿素反应向叶绿素溶液中放入两滴5％盐酸摇匀，溶液颜色的变为褐色，形成去镁叶绿素。当溶液变褐色后，投入醋酸铜粉末，微微加热，形成铜代叶绿素制作绿色标本方法：用50%醋酸溶液配制的饱和醋酸铜溶液浸渍植物标本(处理时可加热)2类胡萝卜素不溶于水,而溶于有机溶剂

6、。四萜化合物--共轭双键体系--吸收和传递光能。吸收蓝光和兰绿光。能保护叶绿素免受强光破坏。三、光合色素的光学特性1.辐射能量光量子（quantum）:光子具有的能量。q=h（h普朗克衡量，频率）引起一摩尔物质分子反应所需的光量子叫1EinsteinE=Nh=Nhc/λ(N阿伏加德罗常数，c光速）光子的能量与波长成反比，含能低的红外线对光合作用无效，可见光中，相同能量的电磁辐射，红光效率最高。2.吸收光谱可见光波长390-770nm叶绿素吸收光区,红光区(640-660nm),蓝紫光区(410-470nm)。类胡萝卜素吸收

7、蓝紫光3.荧光现象和磷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的现象称为荧光现象。为什么叶绿素溶液有荧光现象而叶片则看不到？荧光（寿命短）磷光（寿命长，去掉光源仍能发出弱磷光）四、叶绿素的形成1叶绿素的生物合成（图3-9）2.影响叶绿素形成的条件①光：原叶绿酸酯转变为叶绿酸酯需要光照；②温：最低温2℃、最适温30℃、最高温40℃，高温下叶绿素分解大于合成。③营养物：（N、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等）。④氧：原卟啉Ⅸ⑤水：图3-9叶绿素生物合成过程受冻的油菜受冻的油菜缺N萝卜叶绿素的形成受遗传因素控制，如水稻、玉

8、米的白化苗以及花卉中的斑叶不能合成叶绿素。有些病毒也能引起斑叶。3.植物的叶色叶绿色已被破坏降解，类胡萝卜素稳定秋天，糖分积累多，可溶性糖增多促进花色素合成，花色素显红色。景天科植物很耐旱，干旱时，可溶性糖分积累多，促进花色素合成。知识回顾叶绿体中有那几种色素？