光能转变成化学能的主要途经
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第四章 光合作用
植物是自然界的炼金术士，将水、二氧化碳和阳光改造为一 系列珍贵物质的专家，它们中的许多都超越了人类的想象能 力，人类的生产力比它们低的多。
光合作用 photosynthesis
植 物 捕 获 和 利 用 太 阳 能 ， 将 无 机 物 （ C02 和 H20）合成为有机物，即将太阳能转化为化学
.荧光现象和磷光现象
荧 光 某些物质受光或其它射线照射时所发出的可见光.
荧光现象
叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色 的现象.
磷 光 某些物质受摩擦、振动、光、热或电波的作用后， 所发出的光.
磷光现象 去掉光源后，叶绿素溶液继续放出微弱红光的现象.
* 荧光和磷光的产生都是由于叶绿素分子吸收光能后，重新以 光能的形式释放出来的能量.
能并贮存在葡萄糖和其他有机分子中的过程.
. 光合作用的重要性 植物生长发育的物质和能量来源. 自然界有机物质的唯一来源. 光能转变成化学能的主要途经. 是降低温室气体的有效途经.
. 光合自养生物是生物圈的生产者
能利用太阳能和C02和H20制造食物供 光合自养生物 自我代谢需要，并为其它生命直接或
叶绿素a启动光反应.
叶绿素分子由碳和氮
原子组成双羧酸酯， 叶绿素不溶于水，但溶
叶 有一个卟啉环的头部 绿 （带正电，亲水性）
于酒精、丙酮、石油醚 等有机溶剂.
素 和叶醇链尾部（亲脂 叶绿素a中的CH3被CH0
性），叶醇链插入到 取代即成叶绿素b.
类囊体膜中.
叶绿素a呈蓝绿色，叶绿
素b呈黄绿色.
细菌光合作用 CO2 + H2S
植物的光合
CO2 + H2O
.光合器—叶绿体和光合膜
CH2O + S CH2O + O2
叶片
分布叶 肉组织
叶绿体
气孔控制着 CO2和O2进出
叶绿体的形状类似于一个凸透镜，直径范围为2-7 m。叶绿
体外包被是双层生物膜，膜内含有的基质为浓密液体，悬浮
基质中的是一系列排列整齐的扁平囊状结构称之为类囊体的
1804年N.T.De Saussure
1864年 J.V.Sachs
进行第一次定量测定指出： H20参与光合作用； 植物释放02的体积大致等于C02的体积. 观测到： 照光的叶片生成淀粉粒，证明光合作用形
成有机物.
.植物的光合作用表达式
氧气的来源 1930年，Stanford大学 Niel
间接地提供了食物的生产者.
光合自养生物 主要种类
陆生植物 藻类 光合细菌
.光合作用的早期研究
发现植物只有：
1779年:荷兰人 在光下才能净化空气,
Ingenhouszv 在黑暗中植物同样可以恶化空气，证明光
对植物是必需的.
1782年:瑞士人 用化学方法证明：
J. Senebier
C02是光合作用必需的, 02是光合作用产物.
叶绿素a在叶绿体中的吸收光谱: Ca670、Ca680、Ca695、 Ca700
叶绿素b在活植物体中的吸收光谱: Cb650
光合器中各种色素吸收的光都用于光合作用.光合作用离不开 叶绿素.
.作用光 谱
Байду номын сангаас
不同波长光作用下的光合效率.
1983年，德国Engelmann用显 棱镜 不同波长的光 微镜观察水绵丝状绿藻螺旋带 状叶绿体、好氧游动的细菌. 向着红光和蓝光区域聚集
.光合作用过程
一.原初反应 包括光能的吸收、传递和转换过程. 二.电子传递 电能转变为活跃的化学能的过程，氧的
释放和光合磷酸化. 三.碳同化 活跃的化学能转变为稳定的化学能的过
光 的
到达地球的光波长度: 300-2600nm.
性 质
可见光: 390-700nm
.光的性质与叶绿素
光子照射某些生物分子，电子跃迁到更高能量水平的激发态：
叶绿素分子是一种可以被可见光激发的色素分子，在光子驱 动下发生得失电子反应，是光合作用过程中最基本的反应.
.吸收光谱
光谱中有些波长的光线被色素物质吸收后所形成 的暗带。不同的色素物质具有不同的吸收光谱.
色 素：是一类含有能吸收可见光谱中特定波长 的化学 基团.
植物叶绿体的特点是含有色素，分为三大类.
高等植物：a. b
叶绿素类 高等植 a b c d e 藻类：a. c. d
物和多
光合细菌：a. b. c. d. e
类胡萝 数藻类
卜素类
藻胆素类 原核藻类和部分真核藻类
.光合器 — 叶绿素和光合膜
.光合器 — 类胡萝卜素
包括胡萝卜素和叶黄素两类，均为脂溶性.
胡萝 卜素
是不饱和的碳氢化合物 C40 H56. 含有 一系列的共轭双键，有三种同分异
构体，植物体中ß-胡萝卜素最多.
这两种色 素也能吸 收光能，
同时具有
叶
防止光照
黄 由胡萝卜素衍生的醇类.
伤害叶绿
素
素的功能.
.光合器 — 藻胆素
藻蓝素
第二节 光合作用机理和过程
.光合作用的两个阶段
由光合色素将光能转变成
光反应 化 学 能 并 形 成
ATP 和
该反应在叶绿体基 粒类囊体膜上进行.
NADPH，放出02的过程.
是 利 用 ATP 和 NADPH 的 化
暗反应
学能使C02还原成糖或其它
该反应在叶绿体基 质中进行.
有机物的一系列酶促过程.
由色蛋白和红色或蓝色的生 色团组成的复合蛋白.
藻胆素 藻红素
是一直链的共轭系统. 主要存在于藻类生物中.
别藻蓝素
.光合色素的光学特性
.光的性质与叶绿素
光是一种电磁波，粒子性质、光子的能量与其波长 成反比.
紫光波长最短,能量最大；红光波长较长,能量小.
日光经过棱镜折射，形成连续不同波长的光，即可 见光谱.
一般方程式
C02 + H2A CH20 + 2A
表明02来自于水,光合作用, 实际上是一个氧化还原反应.
第一节 光合器与细胞色素
.光合器—叶绿体和光合膜 光合器 指进行光合作用的细胞器—叶绿体. 光合膜 构成类囊体的膜. 光合膜: 是植物利用光能制造食物分子最重要的场所.
. 光合色素的种类
膜系统，部分类囊体相互叠成呈一摞硬币，称为基粒.
.光合作用的早期研究
10年后同位素示踪 C02 + H2180 → CH20 + 1802 证明：在光合作用中，不是C02而是H20被光解放出了02.
绿硫细菌光合作用 C02+2H2S CH20+H20+2S 绿色植物的光合作用 C02+2H20 CH20+H20+02
植物是自然界的炼金术士，将水、二氧化碳和阳光改造为一 系列珍贵物质的专家，它们中的许多都超越了人类的想象能 力，人类的生产力比它们低的多。
光合作用 photosynthesis
植 物 捕 获 和 利 用 太 阳 能 ， 将 无 机 物 （ C02 和 H20）合成为有机物，即将太阳能转化为化学
.荧光现象和磷光现象
荧 光 某些物质受光或其它射线照射时所发出的可见光.
荧光现象
叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色 的现象.
磷 光 某些物质受摩擦、振动、光、热或电波的作用后， 所发出的光.
磷光现象 去掉光源后，叶绿素溶液继续放出微弱红光的现象.
* 荧光和磷光的产生都是由于叶绿素分子吸收光能后，重新以 光能的形式释放出来的能量.
能并贮存在葡萄糖和其他有机分子中的过程.
. 光合作用的重要性 植物生长发育的物质和能量来源. 自然界有机物质的唯一来源. 光能转变成化学能的主要途经. 是降低温室气体的有效途经.
. 光合自养生物是生物圈的生产者
能利用太阳能和C02和H20制造食物供 光合自养生物 自我代谢需要，并为其它生命直接或
叶绿素a启动光反应.
叶绿素分子由碳和氮
原子组成双羧酸酯， 叶绿素不溶于水，但溶
叶 有一个卟啉环的头部 绿 （带正电，亲水性）
于酒精、丙酮、石油醚 等有机溶剂.
素 和叶醇链尾部（亲脂 叶绿素a中的CH3被CH0
性），叶醇链插入到 取代即成叶绿素b.
类囊体膜中.
叶绿素a呈蓝绿色，叶绿
素b呈黄绿色.
细菌光合作用 CO2 + H2S
植物的光合
CO2 + H2O
.光合器—叶绿体和光合膜
CH2O + S CH2O + O2
叶片
分布叶 肉组织
叶绿体
气孔控制着 CO2和O2进出
叶绿体的形状类似于一个凸透镜，直径范围为2-7 m。叶绿
体外包被是双层生物膜，膜内含有的基质为浓密液体，悬浮
基质中的是一系列排列整齐的扁平囊状结构称之为类囊体的
1804年N.T.De Saussure
1864年 J.V.Sachs
进行第一次定量测定指出： H20参与光合作用； 植物释放02的体积大致等于C02的体积. 观测到： 照光的叶片生成淀粉粒，证明光合作用形
成有机物.
.植物的光合作用表达式
氧气的来源 1930年，Stanford大学 Niel
间接地提供了食物的生产者.
光合自养生物 主要种类
陆生植物 藻类 光合细菌
.光合作用的早期研究
发现植物只有：
1779年:荷兰人 在光下才能净化空气,
Ingenhouszv 在黑暗中植物同样可以恶化空气，证明光
对植物是必需的.
1782年:瑞士人 用化学方法证明：
J. Senebier
C02是光合作用必需的, 02是光合作用产物.
叶绿素a在叶绿体中的吸收光谱: Ca670、Ca680、Ca695、 Ca700
叶绿素b在活植物体中的吸收光谱: Cb650
光合器中各种色素吸收的光都用于光合作用.光合作用离不开 叶绿素.
.作用光 谱
Байду номын сангаас
不同波长光作用下的光合效率.
1983年，德国Engelmann用显 棱镜 不同波长的光 微镜观察水绵丝状绿藻螺旋带 状叶绿体、好氧游动的细菌. 向着红光和蓝光区域聚集
.光合作用过程
一.原初反应 包括光能的吸收、传递和转换过程. 二.电子传递 电能转变为活跃的化学能的过程，氧的
释放和光合磷酸化. 三.碳同化 活跃的化学能转变为稳定的化学能的过
光 的
到达地球的光波长度: 300-2600nm.
性 质
可见光: 390-700nm
.光的性质与叶绿素
光子照射某些生物分子，电子跃迁到更高能量水平的激发态：
叶绿素分子是一种可以被可见光激发的色素分子，在光子驱 动下发生得失电子反应，是光合作用过程中最基本的反应.
.吸收光谱
光谱中有些波长的光线被色素物质吸收后所形成 的暗带。不同的色素物质具有不同的吸收光谱.
色 素：是一类含有能吸收可见光谱中特定波长 的化学 基团.
植物叶绿体的特点是含有色素，分为三大类.
高等植物：a. b
叶绿素类 高等植 a b c d e 藻类：a. c. d
物和多
光合细菌：a. b. c. d. e
类胡萝 数藻类
卜素类
藻胆素类 原核藻类和部分真核藻类
.光合器 — 叶绿素和光合膜
.光合器 — 类胡萝卜素
包括胡萝卜素和叶黄素两类，均为脂溶性.
胡萝 卜素
是不饱和的碳氢化合物 C40 H56. 含有 一系列的共轭双键，有三种同分异
构体，植物体中ß-胡萝卜素最多.
这两种色 素也能吸 收光能，
同时具有
叶
防止光照
黄 由胡萝卜素衍生的醇类.
伤害叶绿
素
素的功能.
.光合器 — 藻胆素
藻蓝素
第二节 光合作用机理和过程
.光合作用的两个阶段
由光合色素将光能转变成
光反应 化 学 能 并 形 成
ATP 和
该反应在叶绿体基 粒类囊体膜上进行.
NADPH，放出02的过程.
是 利 用 ATP 和 NADPH 的 化
暗反应
学能使C02还原成糖或其它
该反应在叶绿体基 质中进行.
有机物的一系列酶促过程.
由色蛋白和红色或蓝色的生 色团组成的复合蛋白.
藻胆素 藻红素
是一直链的共轭系统. 主要存在于藻类生物中.
别藻蓝素
.光合色素的光学特性
.光的性质与叶绿素
光是一种电磁波，粒子性质、光子的能量与其波长 成反比.
紫光波长最短,能量最大；红光波长较长,能量小.
日光经过棱镜折射，形成连续不同波长的光，即可 见光谱.
一般方程式
C02 + H2A CH20 + 2A
表明02来自于水,光合作用, 实际上是一个氧化还原反应.
第一节 光合器与细胞色素
.光合器—叶绿体和光合膜 光合器 指进行光合作用的细胞器—叶绿体. 光合膜 构成类囊体的膜. 光合膜: 是植物利用光能制造食物分子最重要的场所.
. 光合色素的种类
膜系统，部分类囊体相互叠成呈一摞硬币，称为基粒.
.光合作用的早期研究
10年后同位素示踪 C02 + H2180 → CH20 + 1802 证明：在光合作用中，不是C02而是H20被光解放出了02.
绿硫细菌光合作用 C02+2H2S CH20+H20+2S 绿色植物的光合作用 C02+2H20 CH20+H20+02