植物生理学光合作用优选演示

整个光合作用大致可分为三个步骤：
碳反应 碳
光合作用中各种能量转变情况：
能量转变 贮存能量的物质 完成能量转变的过程 进行转变的部位 光、碳反应
光能→ 量子
光化学反应→ 电子 原初反应 基粒类囊体膜 光反应
活跃的化学能→
稳定的化学能
ATP，NADPH
糖类等
电子传递、光合磷酸化 碳同化
基粒类囊体膜
叶绿体基质
1920年的小球藻闪光实验：光合作用分两个阶 段，前者需光，后者不需光。
光反应（light reaction) 碳反应（carbon reaction)
光反应是必须在光下才能进行的光化学反应； 在类囊体膜（光合膜）上进行；
碳反应是在暗处（也可以在光下）进行的酶 促化学反应；在叶绿体基质中进行。
A 叶绿素 a
B
C
叶绿素 b
头 部 4 个 吡 咯 环 通过4个甲烯基连 成一个卟啉环，
Mg位 于 其 中 央 。
具亲水性。
藻胆素
尾部是叶绿醇链， 具亲脂性。
β-胡萝卜素
叶绿素是叶绿酸与甲醇、叶绿醇形成的二元酯：
叶绿素仅以电子传递及共轭传递的方式参与 能量的传递。
2、类胡萝卜素（carotenoid)
NADPH，光 原叶绿素酯 氧化还原酶
还原位置
单乙烯基原叶绿素酯 a
2. 植物的叶色
秋天--叶绿素易被破坏，而类胡萝卜素较稳定---黄色。 秋天降温--积累糖--形成花色素苷---红叶。
影响叶绿素形成的条件？
① Light 黄化现象etiolation：植物在缺光条件下影
响叶绿素形成而使叶子发黄的现象。
四、 叶绿素的形成
1. 叶绿素的生物合成
起始物质：谷氨酸（ Glu）或a-酮戊二酸（αKG） 分水岭：原卟啉Ⅸ：亚铁血红素 / Mg-原卟啉； 单乙烯基原叶绿素酯a
光能 叶绿素酯a形成（最关键的需光过程）
阶段 1
阶段 2
谷氨酸
5-氨基酮戊酸
卟胆原
阶段 4
阶段 3
原卟啉Ⅸ
植醇尾巴 叶绿素 a
叶绿素酯 a
类囊体垛叠的生理意义：
捕光机构高度密集，更有效地收集光能； 膜系统是酶的排列支架，膜垛叠形成一个长的代谢 传递带，使代谢顺利进行。
叶绿体成分
二、光合色素的化学特性
主要有三类：叶绿素（chlorophyll）、类胡 萝卜素（carotenoid）和藻胆素。 1、叶绿素（chlorophyll, chl) 通常用80%的丙酮来提取叶绿素。
两端为紫罗兰酮环，中间为共轭双键。除吸收光能 外，对chl具保护作用。
三、光合色素的光学特性
E=Lhv=Lhc/λ
h为普朗克常数（6.63×10-34J·S photon-1 ）,v是 频 率 。 L 为 阿 伏 加 德 罗 常 数 (6.02 x 1023 photon mol-1 ) ， c=3x1010 cm·s-1 ， E 为 每 一 摩 尔 光 子 （ photon）所具有的能量。
植物生理学光合作用
植物生理学光合作用
Section 1 光合作用的重要性
碳素同化作用（carbon assimilation)：自养 生物吸收CO2转变成有机物的过程。 碳素同化作用类型：细菌光合作用、绿色植 物光合作用和化能合成作用。
光合作用(Photosynthesis)：绿色植物吸收 光能，同化CO2和H2O，制造有机物质并释放 O2的过程。
其最简式： CO2+H2O 绿色细胞，光能 (CH2O)+O2
Ruben and Kamen(1941,USA）通过18O2和C18O2 同位素标记实验，证明释放的O2来自于H2O。 CO2+2H2O* 叶绿体，光 （CH2O）+O2* +H2O √
光合作用的意义significance
1. A main pathway to change inorganic matter into organic matter.
（二）光能的传递 共振传递~类胡萝卜素-chlb-chla-特殊chla对
（三）光能的转换
反应中心基本组成：
中心色素分子（ P)
光反应
碳反应
一、原初反应(primary reaction）
原初反应：从叶绿素分子受光激发到引起第 一 个 光 化 学 反 应 为 止 的 过 程 。 速 度 快 （ 1015~10-12s内完成）；与温度无关。
(一)光能的吸收—光系统(由叶绿素、类胡萝卜 素、脂质和蛋白质组成的复合物） （1）反应中心复合物：少数特殊状态的、具有 光化学活性的叶绿素a对。 （2）聚光复合物~聚光色素
1. 吸收光谱absorption spectrum
2 荧 光 现 象 (fluorescence) 和 磷 光 现 象 (phosphorescence)
叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红 色，~荧光现象。当去掉光源后，还能继续辐射出极 微弱的红光，这种光~磷光。
绿色
红色
叶绿素能被光激发，这是光能转化为化学能的第一 步。
2. 基质(stroma)：主要成分是可溶性蛋白质 （酶）及其它代谢活跃物质。---淀粉、嗜锇滴 （ osmiophilic droplet ） or 脂 滴 （ lipid droplet）or plastoglobuli 。
3. 类囊体 ~ lamellar system
基粒类囊体grana thylakoids 基质类囊体stroma thylakoids 光合作用能量转换在类囊体膜(光合膜)上进行。 基粒granum（由2个或更多的类囊体垛叠组成）。
②Temperature
optimum 20~30℃ 。 “ 节 节 白 ” seedlings.
③MineБайду номын сангаасal elements
in rice
N、Mg：叶绿素的组分；
Fe、Cu、Mn、Zn：叶绿素酶促合成的辅因子。
deficiency----chlorosis
Section 3 光合作用过程
2. A huge program of conversion of light energy. 3. Maintenance of O2 and CO2 equilibrium in atmosphere.
Section 2 叶绿体及其色素 一、叶绿体结构与成分
叶绿体结构
1. 叶绿体膜：double membrane