植物生理学医学知识培训本章内容：光合作用的意义和研究历史叶绿体和光合色素光合作用机理光呼吸影响光合速率的外界因素光合作用与农业生产概述一、自养植物和异养植物1、异养植物(Heterophyte)2、自养植物(Autophyte)二、碳素同化作用(Carbonassimilation)1、光合作用(Photosynthesis)光CO2+H2O(CH2O)+O2叶绿体什么是光合作用？2、细菌光合作用(Bacterialphotosynthesis)光、叶绿素CO2+H2SCH2O+H2O+S3、化能合成作用(Chemosynthesis)化能合成细菌三、光合作用的重要性1、有机物质的重要来源2、把光能转化成化学能3、大气中氧气的重要来源第一节叶绿体和叶绿体色素外膜㈡叶绿体的成分1、水分(75%)2、蛋白质(30~45%)—催化剂3、脂类(20~40%)—膜成分4、色素(8%)—与蛋白质结合，电子传递5、无机盐(10%)6、储藏物质(如淀粉等，10~20%)7、NAD+、NADP+、醌（如质体醌），起传递氢原子或电子的作用。二、光合色素1、分类叶绿素:类胡萝卜素=3:1所以叶片一般呈绿色叶绿素a:叶绿素b=3:1叶黄素:胡萝卜素=2:1解释：秋后或衰老的叶片多呈黄色，秋后枫树叶子呈红色2、光合色素化学结构与性质⑴叶绿素（chlorophyll)叶绿素不溶于水，但能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂。其化学组成如下：chla:C55H72O5N4Mgchlb:C55H70O6N4Mg叶绿素是叶绿酸的酯。叶绿酸是双羧酸，其羧基中的羟基分别被甲醇和叶绿醇所酯化。所以其分子式为：叶绿素b以－CHO代替－CH3⑵胡萝卜素和叶黄素：四萜类、有α-、β-、γ-三种异构体。不溶于水，但能溶于有机溶剂。①胡萝卜素：是一不饱和的碳氢化合物，分子式为C40H56。它的两头具有一个对称排列的紫罗兰酮环，它们中间以共轭双键（4个异戊二烯）相联接。②叶黄素由胡萝卜素衍生而来，分子式为C40H56O2，是个醇类物质，它在叶绿体的结构中与脂类物质相结合。⑶藻胆素藻类进行光合作用的主要色素，不溶于有机溶剂，溶于水。常与蛋白质结合为藻胆蛋白（藻红蛋白和藻蓝蛋白）。β-胡萝卜素3、光合色素的光学特性⑴辐射能量光波是一种电磁波，对光合作用有效的可见光的波长是400~700nm之间。光同时又是运动着的粒子流，这些粒子称为光子，或光量子。光子携带的能量和光的波长的关系如下：E=Nhc/λE=(6.02×1023)×(6.6262×10-34)×频率=()×阿伏伽德罗常数普朗克常数上式表明：光子的能量与波长成反比。⑵吸收光谱太阳光谱①叶绿素的吸收光谱叶绿素吸收光的能力很强，如果把叶绿素溶液放在光源和分光镜之间，就可以看到有些波长的光线被吸收了。在光谱中就出现了暗带，这种光谱叫吸收光谱。两个最强烈的吸收区，一个是波长为640~660的红光部分，另一个是430~450的蓝紫光部分。此外，在光谱的橙光，黄光和绿光部分只有不明显的吸收带，其中尤以对绿光的吸收最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。chla和chlb的吸收光谱很相似，但略有不同。②类胡萝卜素的的吸收光谱最大吸收在蓝紫光部分，不吸收红光等波长的光。叶绿素b图3-8α-胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱⑶作用光谱指在能量相同而波长不同的光下，测定其光合强度所得的变化曲线。作用光谱与叶绿素a的吸收光谱基本一致，说明光合作用吸收的光一般是由叶绿素a吸收的，其它色素吸收的光都传递给叶绿素a，然后引起光化学反应。⑷荧光现象和磷光现象荧光现象：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。10-8~10-9秒(寿命短)磷光现象：叶绿素除了在照光时能辐射出荧光外，当去掉光源后，还能继续辐射出极微弱的红光(用精密仪器可测知),这个现象叫~。10-2秒(寿命长)这两种现象说明叶绿素能被光激发，而被光激发是将光能转变为化学能的第一步。4、叶绿素的合成⑴合成原料：谷氨酸、α-酮戊二酸⑵需氧气和光⑶矿质营养N、Mg；Fe、Mn、Cu、Zn⑷温度⑸水分影响蛋白质合成谷氨酸或α-酮戊二酸氨基酮戊二酸（ALA)2ALA含吡咯环的胆色素原4个胆色素原尿卟啉原Ⅲ粪吡啉原Ⅲ粪吡啉原Ⅲ原卟啉Ⅸ镁原卟啉原脱植基叶绿素a脱植基叶绿素a叶绿素a叶绿素b知道：叶绿素与血红素有共同的前期合成途径。第二节光合作用机理2、聚光色素除作用中心色素以外的大多数叶绿素a、全部叶绿素b、类胡萝卜素。它们都只能将吸收的光聚集起来传递给作用中心色素，它们无光学活性，只能捕捉光能，