第三章第一节、第二节

第三章植物的光合作用

Photosynthesisofplant本章重点：Focalpoints1、光合作用机理Mechanismofphotosynthesis2、光能利用率及其提高途径Useefficiencyofradiation本章难点：Difficultpoints：1、光反应机理Mechanismoflightreaction2、碳同化机理及其调节MechanismandregulationofCassimilation第一节概述一、概念

光能nCO2+2nH2O*(CH2O)n+nO2*+nH2O

叶绿体二、意义★将无机物转变成有机物(将叶绿体转入人体皮肤表皮细胞）★将光能转变成化学能★保护环境和维持生态平衡光合速率photosyntheticrate

单位时间内单位叶面积光合作用吸收的CO2量或放出的O2量。（umol·m-2·s-1）三、度量本节主要内容

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叶绿体的发育、形态、分布、结构

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叶绿体色素的结构、性质、功能

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叶绿素的荧光和磷光现象

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叶绿素的形成及影响因素第二节叶绿体及叶绿体色素叶绿体发育形态图1小泡片层垛叠内共生学说叶绿体形态和分布图2叶绿体的亚显微结构图3

膜垛叠的意义：膜的垛叠意味着捕获光能机构的高度密集，更有效地收集光能，加速光反应。膜系统是酶的排列支架，膜的垛叠就犹如形成一条长的代谢传递带，使代谢顺利进行。叶绿体色素（存在于类囊体膜上）叶绿素a

叶绿素叶绿素b

胡萝卜素类胡萝卜素叶黄素3:13:11:2叶绿素结构图4叶绿素的化学性质(1)叶绿素是一种酯，因此不溶于水，而溶于有机溶剂。通常用80%的丙酮或丙酮与乙醇的混合液来提取叶绿素。(2)卟啉环中的镁离子可被H＋、Cu＋、Zn＋所置换。用酸处理叶片，H＋易进入叶绿体,置换其中的镁离子，形成褐色的去镁叶绿素，使叶片呈现褐色。去镁叶绿素容易再与铜离子结合，形成铜代叶绿素，颜色比原来更鲜艳稳定。人们常根据这一原理用醋酸铜处理来保存绿色植物标本。叶绿素的光学性质图5胡萝卜素叶黄素萜类（基本单位是CH2=C(CH3)CH=CH2）

环己烯：紫罗兰铜环图6类胡萝卜素（叶黄素的作用）叶黄素具有抗氧化性（清除体内自由基），胡萝卜的吃法对植物本身作用：1、吸收传递光能2、耗散过剩光能（叶黄素循环：保护作用）对人体作用：图7叶绿体色素的吸收光谱图8

q=hvv=c/λq=hc/λq：每个光量子所含能量

h：普朗克常数（6.614×10-34J.S-1)c:光速(3×1010厘米/秒)λ:波长(nm)E=Nhv=Nhc/λE:每摩尔量子具有的能量(爱因斯坦)N:阿伏加德罗常数(6.02×1023)光辐射的能量图9萤火虫图10对着光源看背着光源看吸收光谱发射光谱图11荧光(fluorescence)现象：

叶绿素溶液照光后，去掉光源还能发出微弱的红光，这一现象成为磷光现象。处在三线态的叶绿素分子回到基态时所发出的光磷光(phosphorescence)现象：

叶绿素的提取液，在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色的现象。荧光：处在第一单线态的叶绿素分子回到基态时所发出的光。思考？1.离体色素溶液为什么易发荧光?

因为溶液中缺少能量受体或电子受体的缘故。在色素溶液中，如加入某种受体分子，能使荧光消失，这种受体分子就称为荧光猝灭剂2.为何在能量利用上蓝光没有红光高?

由于叶绿素是以第一单线态参加光合作用的（只能以第一单线态参与光化学反应）。所以一个蓝光光子所引起的光合作用与一个红光光子所引起的光合作用是相同的，多余的能量在降级过程中也是以热能释放3.活体中叶绿素是否发出荧光？在植物生理研究中有哪

些运用？

植物逆境生理环境检测与监测检测营养盐缺乏叶绿素的生物合成合成叶绿素分子中的吡咯环的起始物质是δ-氨基酮戊酸，在高等植物中ALA由谷氨酸或α-酮戊二酸转化而来。(1)2分子ALA脱水缩合形成1分子具有吡咯环的胆色素原；(2)、(3)4分子胆色素原脱氨基缩合形成1分子尿卟啉原Ⅲ，合成过程按A→B→C→D环的顺序进行；(4)尿卟啉原Ⅲ四个乙酸链脱羧形成有四个甲基的粪卟啉原Ⅲ影响叶绿素形成的条件（1）光

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，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。也有例外情况，例如藻类、苔藓、蕨类和松柏科植物在黑暗中可以合成叶绿素，其数量当然不如在光下形成的多；柑橘种子的子叶及莲子的胚芽在无光照的条件下也能形成叶绿素，推测这些植物中存在可代替可见光促进叶绿素合成的生物物质。

(2)温度

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℃。秋天叶子变黄和早春寒潮过后