植物生理学 光合作.ppt

第三章 光合作用 Photosynthesis of plant 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 叶绿体及叶绿体色素 chloroplast and chloroplast pigments 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。 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？  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。 2 类胡萝卜素 不溶于水,而溶于有机溶剂。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1Einstein E=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 叶绿素吸收光区,红光区(640-660 nm), 蓝紫光区(410-470nm)。类胡萝卜素吸收蓝紫光 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Ⅸ ⑤水： 受冻的油菜 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？ 天线色素、作用中心色素、荧光现象、类囊体 叶绿素主要吸收什么光？ 叶绿素的大体结构怎样？ 叶绿体的结构怎样？光反应在哪进行？暗反应在那里进行？ 第三节 光合作用的过程：光的吸收 原初反应 指叶绿体色素收集光能，传递给作用中心，把光能转换为电能的过程。它靠光合作用单位来完成。 光合单位=聚光色素系统+反应中心 天线色素：吸收，并以诱导共振方式传递光能，类似于透镜。 作用中心：原初电子供体（D），作用中心色素(P), 原初电子受体(A) 作用中心色素分子吸收光能后所引起的氧化还原反应，也就是电荷分离，将光能转换为电能。最初电子供体是水，最终电子受体是NADP。光化学反应过程： 水光解与氧释放 希尔反应（Hill reaction）：离体叶绿体在光下进行的分解水，放出氧气的反应。需Mn, cl。 放氧复合体又称锰聚合体，在PSⅡ靠近类囊体腔的一侧，参与水的裂解和氧的释放。 第四节 电子传递和光合磷酸化 一光系统 量子产额（量子效率）：指每吸收一个光量子所释放的氧气的分子数。 红降（red drop）：在远红光（大于680nm）照射下，光合作用的量子产额急剧下降，这种现象称为红降。 双光增益效应或爱默生效应（Emerson effect）在远红光照射下，如补充红光，则量子产额大增。比两种波长的光单独照射的总和还要多。 红降和双光增益效应证明：光合作用存在两个光系统；并且可以独立或者接力完成光反应过程。 光系统I（photosystemI，简称PSI）：在类囊体膜的外侧， PSI的作用中