第三章第一節(jié)、第二節(jié)

第三章植物的光合作用

Photosynthesisofplant本章重點(diǎn)：Focalpoints1、光合作用機(jī)理Mechanismofphotosynthesis2、光能利用率及其提高途徑Useefficiencyofradiation本章難點(diǎn)：Difficultpoints：1、光反應(yīng)機(jī)理Mechanismoflightreaction2、碳同化機(jī)理及其調(diào)節(jié)MechanismandregulationofCassimilation第一節(jié)概述一、概念

光能nCO2+2nH2O*(CH2O)n+nO2*+nH2O

葉綠體二、意義★將無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物(將葉綠體轉(zhuǎn)入人體皮膚表皮細(xì)胞）★將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能★保護(hù)環(huán)境和維持生態(tài)平衡光合速率photosyntheticrate

單位時(shí)間內(nèi)單位葉面積光合作用吸收的CO2量或放出的O2量。（umol·m-2·s-1）三、度量本節(jié)主要內(nèi)容

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葉綠體的發(fā)育、形態(tài)、分布、結(jié)構(gòu)

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葉綠體色素的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能

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葉綠素的熒光和磷光現(xiàn)象

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葉綠素的形成及影響因素第二節(jié)葉綠體及葉綠體色素葉綠體發(fā)育形態(tài)圖1小泡片層垛疊內(nèi)共生學(xué)說葉綠體形態(tài)和分布圖2葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)圖3

膜垛疊的意義：膜的垛疊意味著捕獲光能機(jī)構(gòu)的高度密集，更有效地收集光能，加速光反應(yīng)。膜系統(tǒng)是酶的排列支架，膜的垛疊就猶如形成一條長的代謝傳遞帶，使代謝順利進(jìn)行。葉綠體色素（存在于類囊體膜上）葉綠素a

葉綠素葉綠素b

胡蘿卜素類胡蘿卜素葉黃素3:13:11:2葉綠素結(jié)構(gòu)圖4葉綠素的化學(xué)性質(zhì)(1)葉綠素是一種酯，因此不溶于水，而溶于有機(jī)溶劑。通常用80%的丙酮或丙酮與乙醇的混合液來提取葉綠素。(2)卟啉環(huán)中的鎂離子可被H＋、Cu＋、Zn＋所置換。用酸處理葉片，H＋易進(jìn)入葉綠體,置換其中的鎂離子，形成褐色的去鎂葉綠素，使葉片呈現(xiàn)褐色。去鎂葉綠素容易再與銅離子結(jié)合，形成銅代葉綠素，顏色比原來更鮮艷穩(wěn)定。人們常根據(jù)這一原理用醋酸銅處理來保存綠色植物標(biāo)本。葉綠素的光學(xué)性質(zhì)圖5胡蘿卜素葉黃素萜類（基本單位是CH2=C(CH3)CH=CH2）

環(huán)己烯：紫羅蘭銅環(huán)圖6類胡蘿卜素（葉黃素的作用）葉黃素具有抗氧化性（清除體內(nèi)自由基），胡蘿卜的吃法對植物本身作用：1、吸收傳遞光能2、耗散過剩光能（葉黃素循環(huán)：保護(hù)作用）對人體作用：圖7葉綠體色素的吸收光譜圖8

q=hvv=c/λq=hc/λq：每個(gè)光量子所含能量

h：普朗克常數(shù)（6.614×10-34J.S-1)c:光速(3×1010厘米/秒)λ:波長(nm)E=Nhv=Nhc/λE:每摩爾量子具有的能量(愛因斯坦)N:阿伏加德羅常數(shù)(6.02×1023)光輻射的能量圖9螢火蟲圖10對著光源看背著光源看吸收光譜發(fā)射光譜圖11熒光(fluorescence)現(xiàn)象：

葉綠素溶液照光后，去掉光源還能發(fā)出微弱的紅光，這一現(xiàn)象成為磷光現(xiàn)象。處在三線態(tài)的葉綠素分子回到基態(tài)時(shí)所發(fā)出的光磷光(phosphorescence)現(xiàn)象：

葉綠素的提取液，在透射光下呈綠色，而在反射光下呈紅色的現(xiàn)象。熒光：處在第一單線態(tài)的葉綠素分子回到基態(tài)時(shí)所發(fā)出的光。思考？1.離體色素溶液為什么易發(fā)熒光?

因?yàn)槿芤褐腥鄙倌芰渴荏w或電子受體的緣故。在色素溶液中，如加入某種受體分子，能使熒光消失，這種受體分子就稱為熒光猝滅劑2.為何在能量利用上藍(lán)光沒有紅光高?

由于葉綠素是以第一單線態(tài)參加光合作用的（只能以第一單線態(tài)參與光化學(xué)反應(yīng)）。所以一個(gè)藍(lán)光光子所引起的光合作用與一個(gè)紅光光子所引起的光合作用是相同的，多余的能量在降級過程中也是以熱能釋放3.活體中葉綠素是否發(fā)出熒光？在植物生理研究中有哪

些運(yùn)用？

植物逆境生理環(huán)境檢測與監(jiān)測檢測營養(yǎng)鹽缺乏葉綠素的生物合成合成葉綠素分子中的吡咯環(huán)的起始物質(zhì)是δ-氨基酮戊酸，在高等植物中ALA由谷氨酸或α-酮戊二酸轉(zhuǎn)化而來。(1)2分子ALA脫水縮合形成1分子具有吡咯環(huán)的膽色素原；(2)、(3)4分子膽色素原脫氨基縮合形成1分子尿卟啉原Ⅲ，合成過程按A→B→C→D環(huán)的順序進(jìn)行；(4)尿卟啉原Ⅲ四個(gè)乙酸鏈脫羧形成有四個(gè)甲基的糞卟啉原Ⅲ影響葉綠素形成的條件（1）光

光是影響葉綠素形成的主要條件。從原葉綠素酸酯轉(zhuǎn)變?yōu)槿~綠酸酯需要光，而光過強(qiáng)，葉綠素又會受光氧化而破壞。黑暗中生長的幼苗呈黃白色，遮光或埋在土中的莖葉也呈黃白色。這種因缺乏某些條件而影響葉綠素形成，使葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱為黃化現(xiàn)象。也有例外情況，例如藻類、苔蘚、蕨類和松柏科植物在黑暗中可以合成葉綠素，其數(shù)量當(dāng)然不如在光下形成的多；柑橘種子的子葉及蓮子的胚芽在無光照的條件下也能形成葉綠素，推測這些植物中存在可代替可見光促進(jìn)葉綠素合成的生物物質(zhì)。

(2)溫度

葉綠素的生物合成是一系列酶促反應(yīng)，受溫度影響。葉綠素形成的最低溫度約2℃，最適溫度約30℃,最高溫度約40℃。秋天葉子變黃和早春寒潮過后