第四章 光合色素
植物生理学光合作用课件
类型
非环 式电 子传 递
环式 电子 传递
原初电子供体P 原初电子受体A 次级电子供体D 蛋白质
维持微环境
直接供给电子的物质
光化学反应
D·P ·A
h→ v
* D· P ·A
＋＋
－
－
→ D·P ·A →D ·P ·A
由光引起的反应中心色素分子与原初 电子受体、供体间的氧化还原反应
二、电子传递与光合磷酸化＋来自ee－e eD ·P ·A
场所：光合膜 特点：受光促进，不受温度影响
光化学反应
激发态
第二单线态
放热
第一单线态
放荧 热光
放热
磷 光
Chl
三线态
基态
吸收光能
基态
激发态
第一单线态 第二单线态 第一三线态
第一单线态Chl分子的去向：
放热
发射荧光（溶液） 进入第一三线态
浪费！
光化学反应 （活体）
第二单线态Chl分子不能直接用于光合作用
吸收光谱---
PSI和PSII串联
二处逆电势梯度 PQ穿梭(ΔμH+ )
（三）水的光解和放氧 P156 光
2H2O* + 2A 叶绿体 2AH2 + O2*
氧化剂
----希尔反应
（四）光合磷酸化
1．概念 P158
条件--光下 部位--叶绿体 原料--ADP+Pi 产物--ATP
2．类型
驱动力---ΔμH+
一、原初反应
场所：光合膜
特点：速度快，需光
概念：P152
光能吸收
第四章 光合作用
第四章光合作用按照热力学第二定律，一个系统中的自发过程总是朝着熵值不断增大的方向进行，如果将生物体当作一个系统，生物体的生长发育过程却是一个从无序到有序或者说是一个有序性增加的过程，这似乎与热力学第二定律相悖，这一问题曾长期困惑着生物学家和物理学家。
但在这里，他们忽略了一个基本问题，即生命体不是一个孤立系统，它是在不断地同外界进行物质和能量交换，生物体维持其有序性或生长发育是以不断消耗能量为代价的，就象制冰机要将液态水变成更为有序的固态冰，需不断消耗电能一样。
一、生物体的获能方式按热力学第一定律，生物体不能自己创造能量，只能从外界获取能量。
交总体说来，生物体获取能量，有两种方式：1、自养型生物（如植物和行光合作用的藻类）：利用光合作用将和转化成有机化合物，（如糖、脂肪、蛋白质等），将光能转化为化学能供机体选用。
这类生物在生态系统中是生产者。
+ + —→有机物（糖、脂肪、蛋白质等）（化学能）2、异养生物（动物和绝大多数微生物）：从自养生物那里获取有机物，依靠有机物的分解获取能量，这类生物在生态系统中是消费者。
因此，从整个物质世界的角度来看，生物体及生命过程只不过是一种物质和能量的转换机构和转换过程而已。
对活的生物体而言，其所需的能量归根结底来自太阳能，光合作用是将太阳能转换成生物能的一种途径。
二、生命体的能量通货——ATP生物体并不能直接利用有物中的化学能，而是首先需要将有机化合物分解，将其中的化学能转移到ATP分子中，再由ATP分解释放能量提供给需能过程。
（如神经冲动的传导与神经纤维膜内外的NA.K+分布不均形成的电位有关.这一电位差由分解ATP的NA.K+泵来完成.）所以，ATP是细胞（生物体）的能量通货。
1、ATP的分子结构：ATP：腺苷酸呤核苷三磷酸（O2腺苷三磷酸，O2三磷酸腺苷）特点：ATP不稳定，含有两个高能磷酚键（），水解时断裂放出能量：ATP + H2O →ATP + H2O →2、生物体内化学能的利用生物体摄取的有机物，在酶的催化作用下，氧化分解，将贮存其中的化学能的自由能的形式释放，释放出的自由能一部分使熵值增加，一部分以热能形式散发或维持体温；一部分用于促进ADP与P结合生成ADP以高能磷酸酯键的形式贮存在ATP中。
光合色素的种类
光合色素的种类
光合色素是植物和一些其他光合生物中的一类分子，它们吸收太阳光并参与光合作用。
以下是常见的光合色素的种类：
1. 叶绿素（chlorophyll）：是最常见的光合色素，参与光合作用的第一步光能捕获，吸收蓝光和红光，并能反射绿光。
2. 类胡萝卜素（carotenoids）：包括β-胡萝卜素、叶黄素、类胡萝卜素等，它们吸收蓝光和绿光，反射黄色至橙色光线。
类胡萝卜素具有辅助光合色素的作用，帮助扩大光合作用的光谱范围和增加光能捕获。
3. 叶绿酸（chlorophyllide）：是叶绿素的衍生物，参与叶绿素的合成和代谢过程。
这些光合色素分别位于叶绿体中的不同膜系统，它们通过吸收不同波长的光线，共同参与光合作用中的能量转换和电子传递过程。
第四章 光合作用
光合作用是地球上最重要的化学反应
摘自1988年诺贝尔奖金委员会宣布光合作用 研究成果的评语。
主要内容：
4.1 4.2 4.3 4.4
总论 光合器和光合色素 光合作用的机理 光呼吸
4.5
影响光合作用的因素
4.1 总论
光合生物
不放氧的光合生物——紫色硫细菌 CO2+2H2S ——（CH2O）+2S+H2O
细菌反应中心结构
一、光反应 1、光系统（photosystem，PS）
红降现象（red drop）：当光的波长大于690nm（远红光）时，光
合速率突然下降（20世纪四五十年代发现）。 双光增益效应（enhancement effect，爱默生效应Emerson effect）： 用640nm和720nm两种波长的光分别作为光源时的光合效率之和小 于同时使用两种波长的光作为光源时的光合效率。
暗反应：发生在叶绿体
的基质中;利用ATP和NADPH 将CO2还原成糖的过程。
4.3 光合作用的机理
光合作用的三个步骤
第三步
第二步 第一步
原初反应： 光能的吸收 ，传递和转 化过程。
电子传递和 光合磷酸化 ： 电能转化为 活跃的化学 能的过程
碳同化：活 跃化学能转 变为稳定化 学能的过程
4.3 光合作用的机理
4.2 光合器和光合色素
（A）：植物叶绿体 图解
（B）：电子显微镜 下的叶绿体超微结 构
光合器官—叶 光合细胞器--叶绿体
4.2 光合器和光合色素
一、光合色素及其对光的吸收
光合色素的种类
叶绿素 色素种类 a b c d β-胡萝 卜素 叶黄 素 藻蓝素 藻红 素 类胡萝卜素 藻胆素
第四章___光合色素
对提取的叶绿体色素浓溶液照光， 在与入射光垂直的方向上可观察到呈 暗红色的荧光。
离体色素溶液为什么易发荧光？
因为溶液中缺少能量受体或电子受 体的缘故。 荧光猝灭剂：在色素溶液中，如加 入某种受体分子，能使荧光消失。常 用Q表示。在光合作用的光反应中，Q 即为电子受体。 色素发射荧光的能量与用于光合作 用的能量是相互竞争的，这就是叶绿 素荧光常常被认作光合作用无效指标 的依据。
(3) 营养元素
叶绿素的形成必须有一定的营养元素。 氮和镁是叶绿素的组成成分，铁、锰、铜、锌等则在叶绿素 的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用。 因此，缺少这些元素时都会引起缺绿症，其中尤以氮的影响 最大，因而叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高低的标 志。
缺N 缺N CK
萝卜缺N的植株老叶发黄
叶绿素a在红光区的吸收峰比叶绿素b的高，蓝紫光区的吸 收峰则比叶绿素b的低。 阳生植物叶片的叶绿素a/b比值约为3∶1，阴生植物的叶绿 素a/b比值约为2.3∶1。
类胡萝卜素和藻 胆素的吸收光谱
类胡萝卜素吸收带 在400～500nm的蓝 紫光区 基本不吸收黄光， 从而呈现黄色。 藻蓝素的吸收光谱最大值是在橙红光部分 藻红素则吸收光谱最大值是在绿光部分 植物体内不同光合色素对光波的选择吸收是植物在 长期进化中形成的对生态环境的适应，这使植物可 利用各种不同波长的光进行光合作用。
图5 主要光合色素的结构式
(一)光合色素的结构和性质
1.叶绿素
使植物呈现绿色的色素。
叶绿素a 叶绿素b 叶绿素c 叶绿素d
高等植物
藻类中
叶绿素
细菌叶绿素—— 光合细菌
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。 叶绿素a与b的不同之处是叶 绿素 a 比 b 多两个氢少一个氧。 两者结构上的差别仅在于叶 叶绿素结构 绿素 a 的第Ⅱ吡咯环上一个甲 含有由中心原子Mg连接四个吡咯环的卟林环结 基(－CH3)被醛基(－CHO)所取 构和一个使分子具有疏性长的碳氢链。 代。
光合色素
曲线1，细菌叶绿素a；曲线2，叶绿素a；曲线3，叶绿素b；曲线4，藻胆红素；曲线5，β-类胡萝卜素。
在多数情况下植物体内光合色素光谱在很大程度上受到光合膜中色素环境的影响。
在光合作用的反应中吸收光能的色素称为光合色素，主要有三种类型：叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。
高等植物中含有前两类，藻胆素仅存在于藻类中。
叶绿素是使植物呈现绿色的色素，约占绿叶干重的1％。
植物的叶绿素包括a、b、c、d四种。
高等植物中含有a、b两种，叶绿素c、d存在于藻类中，而光合细菌中则含有细菌叶绿素。
类胡萝卜素除了有吸收传递光能的作用外，还可在强光下逸散能量，具有使叶绿素免遭伤害的光保护作用。
类胡萝卜素总是和叶绿素一起存在于高等植物的叶绿体中，此外也存在于果实、花冠、花粉、柱头等器官的有色体中。
一般来说，叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约为3∶1，所以正常的叶子总呈现绿色。
秋天或在不良的环境中，叶片中的叶绿素较易降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。
藻胆素仅存在于红藻和蓝藻中，主要有藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白三类，前者呈红色，后两者呈蓝色。
藻胆素也有收集光能的功能。
用分光光度计能精确测定光合色素的吸收光谱。
叶绿素最强的吸收区有两处：波长640～660nm的红光部分和430～450nm的蓝紫光部分。
叶绿素对橙光、黄光吸收较少，尤以对绿光的吸收最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。
叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱很相似，但也稍有不同：叶绿素a在红光区的吸收峰比叶绿素b的高，而蓝光区的吸收峰则比叶绿素b的低，也就是说，叶绿素b吸收短波长蓝紫光的能力比叶绿素a强。
一般阳生植物叶片的叶绿素a/b比值约为3∶1，而阴生植物的叶绿素a/b比值约为2.3∶1。
叶绿素b含量的相对提高就有可能更有效地利用漫射光中较多的蓝紫光，所以叶绿素b有阴生叶绿素之称。
类胡萝卜素的吸收带在400～500nm的蓝紫光区，它们基本不吸收红橙光和黄光，从而呈现橙黄色或黄色。
光合色素的分类
光合色素的分类
光合色素是植物和微生物细胞生存所必需的物质，它主要分为以下几类：
1. 绿肥：它是一种真菌生成的色素，主要由硫化氢酸二乙酯和双茂铁硫聚糖构成，具有非常强的光合作用。
2. 天然色素：主要包括叶绿素和胡萝卜素，它们是植物中生成的最主要的色素，起着很重要的作用，可以调节植物光合作用的强弱。
3. 植素：它是植物的色素，主要是苯肠宁类有机物，对蛋白质有抑制作用，可以影响植物的生长发育。
4. 微机色素：主要归属于微生物，具有抗氧化和抗微生物活性，在防治病菌方面发挥重要作用。
5. 合成色素：通过化学合成手段获得，具有非常强大的光合作用，可以大大提高植物的光合效率。
6. 加性色素：其化学成份由绿膳和胡萝卜素组成，可以抑制植物的光合效率，以达到调节的目的。
7. 酵母色素：它是酵母中的一种重要色素，具有抑制微生物病原体活性和可吸收染料的作用。
以上就是关于光合色素的分类，在生活中，我们可以看到这些各类光合色素也起到了很重要的作用，为我们自然环境增添了美丽的颜色。
光合色素
光合色素类囊体中含两类色素：叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素，通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1，chla与chlb也约为3:1，在许多藻类中除叶绿素a,b外，还有叶绿素c,d和藻胆素，绿叶是光合作用的场所如藻红素和藻蓝素；在光合细菌中是细菌叶绿素等。
叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成，它们之间仅有很小的差别。
类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜，藻胆素是一类色素蛋白，其生色团是由吡咯环组成的链，不含金属，而类色素都具有较多的共轭双键。
全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，与蛋白质以非共价键结合，一条肽链上可以结合若干色素分子，各色素分子间的距离和取向固定，有利于能量传递。
类胡萝卜素与叶黄素能对叶绿素a,b起一定的保护作用。
几类色素的吸收光谱不同，叶绿素a,b吸收红，橙，蓝，紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光，吸收率最低的为绿光。
特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大，这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件，有生态意义。
吸收峰的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子（以蓝紫光为主，伴有少量红色光），作为能量，将从水分子光解过程中得到电子不断传递，（能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给辅酶二NADP+。
而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。
而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。
一分子NADP+可携带两个氢离子，NADP +2e- +H+ =NADPH。
还原性辅酶二DANPH 则在暗反应里面充当还原剂的作用。
钓鱼用什么颜色鱼饵10淡水鱼喜欢什么颜色鱼饵？大河里的鲤鱼用什么钓最好？满意答案★钓鱼♬军团★初级团合作回答者：1人 2011-03-03要讲鱼饵颜色，红色比较惹眼，容易吸引鱼类，让猾鱼产生较高的警惕心。
黄色和褐色倒是不产生那么高的警惕心（特别是对鲤鱼）。
光合作用色素的提取和分离
光合作用色素的提取和分离光合作用是一种通过植物叶绿素吸收光能并将其转化为化学能的过程。
光合作用的关键步骤是光合色素吸收光能，产生电子激发态，进而传递给反应中心，最终产生ATP和NADPH。
因此，光合色素的提取和分离对于研究光合作用的机制和过程非常重要。
光合色素主要有叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、脱氧胡萝卜素等。
这些色素分子在可见光区域吸收不同波长的光线，从而产生色彩。
下面将介绍提取和分离光合色素的常用方法：1.酸醇提取法：该方法使用乙醇和酸性环境来提取光合色素。
首先将植物组织粉碎，然后加入酸性乙醇溶液中，使用浸泡或超声法将色素释放到溶液中。
随后，使用离心机将溶液离心，并将上清液取出。
最后，使用色谱等方法进行光合色素的分离和纯化。
2.柳银离子交换法：该方法使用柳银离子作为吸附剂，将植物组织中的光合色素吸附到离子树脂上。
首先将植物组织粉碎，并将其与离子树脂混合搅拌。
随后，使用柳银离子交换柱将色素从离子树脂上洗脱下来。
最后，使用分光光度计等工具进行光合色素的测定和分析。
3.薄层色谱法：该方法使用薄层色谱板将光合色素分离。
首先将植物组织提取物加载到薄层色谱板上，然后将色谱板放入溶剂中，待溶剂上升到一定高度时，将色谱板取出。
然后可以使用紫外灯照射色谱板，观察和记录色斑的位置和颜色。
最后，可以使用色谱溶剂进行移液，将不同颜色的色斑分离开来。
使用分光光度计等工具测定色斑的吸光度，即可得到各种光合色素的相对含量。
总结起来，光合色素的提取和分离方法主要包括酸醇提取法、柳银离子交换法和薄层色谱法。
这些方法可以有效地提取和分离不同种类的光合色素，对于研究光合作用的机制和过程具有重要意义。
持续不断的研究光合色素的提取和分离方法将有助于更深入地了解光合作用的机理，为农业生产和环境保护提供科学依据。
光合作用色素
光合作用色素光合作用是一种重要的生物化学过程，它通过光合作用色素的参与，将太阳能转化为化学能，为植物和一些浮游生物提供能量。
光合作用色素是实现这一过程的关键因素之一。
本文将从不同角度介绍光合作用色素的种类、结构和功能。
光合作用色素主要包括叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素衍生物等。
其中，叶绿素是最重要的光合作用色素之一。
它在光合作用中扮演着捕获光能、转化为化学能的重要角色。
叶绿素分子由一个大的类胡萝卜素环和一个镁离子组成，它们共同形成了叶绿素分子的中心部分。
这个结构使得叶绿素能够吸收可见光中的红、橙和蓝绿光，而反射绿色光线，因此我们才能看到植物叶片呈现出绿色。
除了叶绿素外，类胡萝卜素也是一类重要的光合作用色素。
类胡萝卜素分子结构中含有长的共轭系统，使其能够吸收可见光中的蓝紫光，反射黄橙红光。
这就是为什么一些蔬菜和水果的颜色呈现出橙黄色或红色的原因。
类胡萝卜素不仅在光合作用中起到了光能的吸收和传递作用，还具有抗氧化和免疫增强的功能。
除了叶绿素和类胡萝卜素，还有一些叶绿素衍生物也参与了光合作用。
其中最重要的是光合色素a和光合色素b。
光合色素a和光合色素b是植物中最常见的两种光合作用色素。
它们的分子结构与叶绿素非常相似，但在结构上有一些微小的差异。
这些差异使得它们能够吸收不同波长的光线，从而扩大了植物对光能的吸收范围。
光合作用色素的功能不仅限于光能的吸收和传递，还包括电子的转移和化学反应。
在光合作用中，光合作用色素通过捕获光能，激发电子，并将其传递给其他分子。
这些电子在传递过程中释放能量，驱动了一系列的化学反应，最终将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
这个过程同时也产生了ATP和NADPH等能量分子，为植物提供了所需的能量。
总的来说，光合作用色素在光合作用中起着至关重要的作用。
它们通过吸收光能、激发电子和传递能量，将太阳能转化为化学能，并为植物和一些浮游生物提供能量。
叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素衍生物等不同类型的光合作用色素在各自的波长范围内吸收光能，使植物能够适应不同光照条件。
高中生物第4章光合作用和细胞呼吸第二节第1课时光合作用的认识过程与光合色素学案苏教版必修1
第1课时光合作用的认识过程与光合色素[学习目标] 1.说出光合作用的发现及研究历史。
2.说出叶绿体中的光合色素的种类和作用。
3.学会提取和分离叶绿体中的光合色素的方法。
一、解开光合作用之谜1.下图是萨克斯的实验，请分析：(1)把绿叶先在暗处放置24小时的目的是什么？答案消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果。
(2)该实验是如何形成对照的？答案树叶一半遮光，一半曝光，形成了对照。
(3)为什么要用酒精脱色后再用碘液处理？答案避免叶片颜色对实验结果的干扰。
(4)本实验的结论是什么？答案光合作用的产物中有淀粉。
2.萨克斯实验跟鲁宾和卡门的实验对照设计方法相同吗？答案不相同。
萨克斯实验的对照方式为自身对照(一半曝光与另一半遮光)；而鲁宾和卡门实验的对照方式为相互对照(通过标记不同的物质：H218O和C18O2)。
3.借鉴普利斯特莱和萨克斯的实验方法，如何设计实验证明CO2是光合作用的必要条件？答案将绿色植物放在玻璃罩内，一组中加入盛有NaOH溶液的烧杯，一组加入盛有等量蒸馏水的烧杯。
暗处理一段时间后，再置于相同光照条件下，经碘蒸气处理，观察是否有蓝色出现。
1.下列实验中，科学家使用的方法不同于其他的是( )A.科学家对分泌蛋白的合成和分泌过程的研究B.萨克斯证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉C.鲁宾和卡门证明光合作用过程中释放的氧气来自水D.卡尔文探明CO2中的碳在光合作用过程中的转化途径答案 B解析科学家利用同位素标记法对分泌蛋白的合成和分泌进行了研究，发现3H标记的亮氨酸在细胞内出现的先后顺序；鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水；卡尔文利用同位素标记法探明CO2被用于合成糖类等有机物，上述三个实验都采用了同位素标记法。
萨克斯通过对绿叶的遮光与曝光处理，证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉，该实验没有采用同位素标记法。
2.如图是20世纪40年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究光合作用的示意图。
植物生理学之 第四章 植物的光合作用
第四章植物的光合作用一、名词解释1．光合作用2．光合午休现象3．希尔反应4．荧光现象与磷光现象5．天线色素6．光合色素7．光合作用中心8．光合作用单位9．红降现象10．双光增益现象11.C3途径12．C4途径13．光合磷酸化14．非环式光合磷酸化l5. 量子效率16．暗反应17．同化力18．光反应19．CAM途径20．光呼吸21．表观光合速率22．光饱和点23．光补偿点24．CO2饱合点25．CO2补偿点26．光能利用率27．瓦布格效应28．原初反应29．碳素同化作用30．叶面积指数二、将下列缩写翻译成中文1．CAM 2．Pn 3．P700 4．P680 5．LHC 6．PSl 7．PSⅡ8．PQ 9．PC 10．Fd 11．Cytf12 12．RuBP 13．3-PGA 14．PEP l5.GAP 16．DHAP 17．OAA 18．TP 19．Mal 20．ASP 21．SBP 22．G6P 23．F6P 24．FDP 25．LAI 26．X5P 27. Fe-S 28. Rubisco 29.P* 30.DPGA三、填空题1.叶绿体的结构包括______、______、______和片层结构，片层结构又分为_____和______。
2.光合色素可分为______、______、______三类。
3.叶绿素可分为______ 和______两种。
类胡萝卜素可分为______和______。
4.叶绿素吸收光谱的最强吸收带在______ 和______。
5. 光合作用原初反应包括光能的______过程。
6. 叶绿体色素中______称作用中心色素，其他属于______。
7. 缺水使光合速率下降的原因是______、______、______。
8. 卡尔文循环中，同化１分子CO2需消耗______分子ATP和______ 分子NADPH+H+。
9. 高等植物CO2同化的途径有______、______、______三条，其中最基本的是______。
植物生理学第四章光合作用
光合作用的全过程分为三大步骤：
①原初反应 ②电子传递和光合磷酸化
（光反应）
类囊体膜上进行
③碳素同化 （暗反应）基质中进行
光反应
光能的吸 收、
传递和转 换
电子传递和 光合磷酸化
ATP 形成同化力
NADPH
一、原初反应 原初反应指从光合色素分子被光激发开始到引
起第一个光化学反应为止的过程。
一、原初反应（primary reaction）
四、叶绿素的形成
1. 叶绿素的生物合成（图4-8） ⑴起始物质：谷氨酸或α-酮戊二酸; ⑵重要中间产物：δ-氨基酮戊酸（5-氨基酮戊
酸，原卟啉Ⅸ （protoporphyrin Ⅸ）等;
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；但强光下
叶绿素会被氧化. ② 温：最低温2℃、最适温30℃、最高温40℃，高温下
光合链始端是H2O光解产生电子，终端是还原NADP+ 产生NADPH＋H+ 。
过程：H2O→PSⅡ复合体→PQ→Cytb6f复合体→ PC →PSⅠ复合体→Fd→NADP+（产生NADPH＋H+）
⑶非循环式电子传递 （noncyclic electron transport）
定义：高能电子从H2O到NADP+的跨类囊体膜传 递途径是非闭合的，称为非循环式电子传递。
H2O
Cytb6f
环式光合电子传递
⑸假环式光合电子传递 （pseudocyclic electron transport）
H2O光解所产生的电子不是被NADP+接受，而 是传递给分子态氧（O2），形成超氧阴离子自由基 （O-·2）。
PSⅡ
O-·2 O2
植物的光合色素：捕捉阳光的色素
植物的光合色素：捕捉阳光的色素当谈到植物的光合作用时，色素起着至关重要的作用。
植物拥有多种光合色素，这些色素能够捕捉阳光并将其转化为植物所需的能量。
让我们来了解一些常见的光合色素。
叶绿素（Chlorophyll）: 叶绿素是植物中最重要的光合色素之一，也是最常见的。
它主要吸收蓝光和红光，反射绿光，所以植物叶片呈现出绿色。
叶绿素分为两种类型：叶绿素a 和叶绿素b。
它们在吸收特定波长的光线方面略有差异。
叶绿素a主要吸收蓝光和红光，而叶绿素b则吸收蓝光和橙黄光。
这两种叶绿素的协同作用使植物能够充分利用可见光的能量。
类胡萝卜素（Carotenoids）: 类胡萝卜素是另一类常见的光合色素。
它们通常呈现出红、橙和黄色，在植物中扮演重要的角色。
类胡萝卜素主要吸收蓝光和绿光，帮助扩展光谱范围，以便更好地利用阳光能量。
此外，类胡萝卜素还起到保护叶绿素免受光损伤的作用。
叶绿体b停止特殊形式的光合作用。
叶绿体b是一种特殊的光合色素，只存在于特定类型的植物中，例如一些蓝藻和红藻。
它能够吸收蓝绿波长的光线，使这些植物能够在深水中进行光合作用。
苍藻蓝藻色素（Phycobilins）: 苍藻蓝藻色素是一类在藻类和蓝藻中常见的光合色素。
它们主要吸收蓝色和橙色光线，扩展了光合作用所需的波长范围。
这些色素通常呈现出蓝色、绿色和红色。
这些光合色素的存在使植物能够在光能转化为化学能的过程中更加高效。
它们通过吸收特定波长的光线，并将光能转化为植物所需的化学能，为植物的生长和发育提供动力。
同时，光合色素还帮助植物进行光合作用中的光保护，防止光能过剩对植物细胞产生损害。
总结起来，光合色素是植物中的关键组成部分，它们能够捕捉阳光并将其转化为植物所需的能量。
叶绿素、类胡萝卜素、叶绿体b停止和苍藻蓝藻色素是其中几种常见的光合色素。
它们的存在为植物的生存和生长提供了必要的能源。
叶肉细胞光合色素
叶肉细胞光合色素色素是植物叶肉细胞中存在的最重要的生物分子之一，是叶肉细胞合成有机物的核心原料。
色素的结构决定了它拥有的特殊的特性和发挥的特殊功能，其中光合色素是叶肉细胞中最重要的色素。
叶肉细胞光合色素是由氨基酸残基与其他无机化合物形成的大分子，按他们的成分可以分为两大类：一类是氨基酸残基，另一类是无机化合物。
主要有氧化铁和氯离子，它们以某些特定的比例组合在一起，构成叶肉细胞中的光合色素。
叶肉细胞光合色素的作用是将太阳能转化为化学能量，这也是叶肉细胞中最重要的物质，可以参与光合作用和释放化学能量。
它是光合作用过程中的关键物质，主要作用是把光能转化为化学能量，然后用于光合作用的反应过程，即CO2吸收和水分解。
叶肉细胞光合色素可以从环境中吸收太阳光，通过一系列反应，将光能转化为化学能量，从而促进植物的生长和发育。
叶肉细胞光合色素不仅仅参与光合作用，它还可以参与其他的生物反应，比如细胞的运动和代谢，它的作用是保护植物免受外界的光照损伤，并且分解叶绿素，使叶绿素释放出真实的绿色光。
叶肉细胞光合色素有抗氧化作用，这意味着它可以有效地抵抗氧化分子，可以保持植物正常的生长。
此外，叶肉细胞光合色素还可以参与植物抗逆性的能力，植物可以利用光合色素回收因外界因素而损失的光能，这些能量可以帮助植物增强细胞分子的结构稳定性，从而提高处于恶劣环境条件下的抗逆性。
综上所述，叶肉细胞光合色素是植物营养和发育的重要物质，是叶肉细胞结构和功能的重要组成部分。
它不仅参与光合作用，还可以参与植物的光保护和抗逆能力，同时还可以保护植物免受外界的损害，为植物提供生长和发育的必要条件。
因此，叶肉细胞光合色素在植物叶片结构和功能中起着重要的作用。
提取光合色素的原理
提取光合色素的原理光合色素是一种微小的物质，可以利用太阳能进行光合作用，将光能转化为化学能，是植物光合作用的支柱之一。
现代，植物生理学的研究者们认识到光合色素的重要性，不同类型的植物有不同的光合色素，因此，提取植物中的光合色素成为植物生理学研究中重要的一步。
光合色素可以分为两类：氯化物类和非氯化物类。
氯化物类包括氯化物绿（chlorophyll a）、氯化物蓝（chlorophyll b）和氯化物红（chlorophyll c）。
非氯化物类主要包括类胡萝卜素（carotenoids）、类黄醇（xanthophylls）和少量的非氯化物类。
除了上述光合能的存在外，植物的叶绿体还含有其他的代谢产物，甚至还可能含有一些有机污染物等，因此，在提取光合色素时，还需要注意这些物质的存在。
由于使用不同提取技术可以得到不同种类和不同程度的提取光合色素，因此，现代植物营养学和植物生理学研究者们对植物光合色素提取技术的开发有着积极的追求。
主要提取技术有抽滤法、冷冻研磨法、热水浴法、超声波法和抽滤萃取法等。
抽滤法是最常用的光合色素提取技术，其原理是用一定的溶剂，如乙醇、丙酮、乙醚或植物提取液，将要提取的植物样品以足够的摩擦力研磨，以溶剂混合，然后用纱布抽滤，将植物样品的提取液从纱布中滤出，获得植物中的光合色素，称为光合色素抽滤液。
冷冻研磨法是一种提取光合色素的技术，将所要提取的植物样品先冷冻保存，再用一定的摩擦力将植物样品研磨成粉末，再使用性能相同的溶剂将粉末混匀，提取出植物样品中的光合色素，从而得到的植物的光合色素提取液。
热水浴法是采用温度调节，将研磨后的植物样品放入温度调节器中，使其处于较高的温度，当温度上升时，植物样品中的光合色素会流出植物体，通过滤池过滤，从而得到植物光合能提取液。
超声波法是利用超声波技术将植物样品加热，以改变植物样品中的构造，使其中的色素溶解出来，再通过过滤池进行过滤，从而获得植物中的提取液。
光合色素分布位置
光合色素分布位置光合作用是植物生命中最为重要的过程之一。
在光合作用中，植物利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质，同时产生氧气。
而光合作用的关键则是光合色素，它们能够吸收太阳光的能量，转化为电能，从而推动光合作用的进行。
不同的植物中，光合色素的分布位置也不同，下面我们将对此进行详细介绍。
1. 叶绿素叶绿素是最常见的光合色素，它主要分布在植物的叶子中。
在叶子的叶绿体中，叶绿素能够吸收太阳光的能量，将其转化为电能，从而推动光合作用的进行。
叶绿素主要吸收红光和蓝光，而不吸收绿光，因此叶子看起来是绿色的。
叶绿素的分布位置不仅仅局限于叶子中，在植物的其他组织中也有一定的分布。
2. 类胡萝卜素类胡萝卜素是一类橙色或黄色的光合色素，它们主要分布在植物的根、茎和果实中。
类胡萝卜素能够吸收蓝色和紫色的光线，因此在光合作用中起到了重要的作用。
此外，类胡萝卜素还具有抗氧化作用，可以保护植物免受紫外线和自由基的伤害。
3. 葉綠體b葉綠體b是一种较为罕见的光合色素，它主要分布在一些特殊的植物中，比如海藻和某些蕨类植物。
葉綠體b能够吸收绿色和黄绿色的光线，从而推动光合作用的进行。
在这些植物中，葉綠體b的存在使得它们能够在水中进行光合作用，因此它们被称为水生植物。
4. 贻贝素贻贝素是一种红色的光合色素，它主要分布在一些红藻和蓝藻中。
贻贝素能够吸收蓝色和绿色的光线，因此在光合作用中起到了重要的作用。
此外，贻贝素还具有抗氧化作用，可以保护植物免受紫外线和自由基的伤害。
5. 葉綠素a和葉綠素c葉綠素a和葉綠素c是叶绿素的变种，它们分别分布在一些褐藻和绿藻中。
葉綠素a能够吸收红色和蓝色的光线，而葉綠素c则主要吸收绿色和黄绿色的光线。
这些光合色素在褐藻和绿藻的光合作用中起到了重要的作用，使得它们能够在海洋中生存和繁殖。
总结光合色素是植物光合作用的关键，它们能够吸收太阳光的能量，从而推动光合作用的进行。
不同的光合色素在不同的植物中的分布位置也不同，这使得不同的植物能够适应不同的生存环境。
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萝卜缺N的植株老叶发黄
缺 N 老叶发黄枯死，新叶色淡 , 生长矮 小，根系细长，分枝（蘖）减少。
棉花缺Mg网状脉
苹果缺Fe新叶脉间失绿
黄瓜缺锰叶脉间失绿 柑桔缺Zn小叶症 伴脉间失绿
椭圆小球藻
缺磷、钾
缺氮、镁、铁
(4) 遗传
叶绿素的形成受遗传因素控 制，如水稻、玉米的白化苗以及 花卉中的斑叶不能合成叶绿素。 有些病毒也能引起斑叶。
稀释倍数
• （1）取藻类组织，擦净组 织表面污物，剪碎，混匀。 • （2）称取剪碎的新鲜样品 0.5g，放入研钵中，加少量 石英砂和碳酸钙粉及2～ 3mL80％丙酮，研成匀浆， 再加80％丙酮5mL，继续研 磨至组织变白。
2.类胡萝卜素(carotenoid)
类胡萝卜素 胡萝卜素 橙黄色 不溶于水 叶黄素 鲜黄色 溶于有机溶剂 • 分子式、结构式： 胡萝卜素：C40H56 有α、β、γ三种同分异构体 叶黄素是胡萝卜素的衍生物，其两端的紫罗兰酮环第 四位C上的H被OH取代，分子式为C40H56O2
海棠
花叶
吊兰
问题：指出植物有哪些黄化现象，并分析产生的原因。
（四）色素在光合作用中的功能
概念
反应中心色素：少数特殊状
态的chl a分子，它具有光化学活性， 是光能的“捕捉器”、“转换器”。
聚光色素（天线色素）：
没有光化学活性，只有收集光能的 作用，包括大部分 chla 和全部 chlb、
பைடு நூலகம்
胡萝卜素、叶黄素。
2. 发射荧光与磷光
激发态的叶绿素分子 回至基态时，可以光 子形式释放能量。 荧光。 磷光。
Chl* 10-9s Chl ＋ hν 荧光发射 ChlT 10-2s Chl ＋ hν 磷光发射 磷光波长比荧光波长长，转换的时间也较长，而强度只有荧 光的1%，故需用仪器才能测量到。
(2) 温度
叶绿素的生物合成是一 系列酶促反应，受温度 影响。 叶绿素形成的最低温度 约2℃，最适温度约30℃, 受冻的油菜 最高温度约40℃ 。 秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温 抑制叶绿素形成有关。 高温下叶绿素分解大于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放 不到一天就变黄；相反，温度较低时，叶绿素解体慢， 这也是低温保鲜的原因之一
• 1.叶绿体色素的提取 • • （1）取藻类组织1克，洗净，擦 干，放人研钵中。 • （2）研钵中加入少量石英砂及 碳酸钙粉，2-3 mL95%乙醇，研 磨至糊状，再加2-3 mL95％乙醇， 过滤，即得色素提取液。 • • 2.叶绿体色素的分离 • 点样：取前端剪成三角形的滤纸 条，用毛细管取叶绿素提取液， 如图点样于“色点”处，注意每 次所点溶液不可过多，点样后晾 干，再重复操作数次。
类胡萝卜素总是和叶绿素 一起存在于高等植物的叶 绿体中，此外也存在于果 实、花冠、花粉、柱头等 器官的有色体中。 类胡萝卜素都不溶于水,而 溶于有机溶剂。
深秋树叶变黄是叶中叶绿 素降解的缘故
藻类中类胡萝卜素分布
藻胆色素
• 藻胆(蛋白)体在蓝藻和红藻中，其藻胆色素蛋白 在活体内以蛋白颗粒状态存在，规则地排列在类 囊体的外面，其所捕获的光能可以传给与类囊体 膜内的蛋白结合的叶绿素a。
叶黄素类
墨角藻黄素， 叶黄素等
藻胆素
2层叶绿体内质 网膜，3条类囊 a, c Phaeophyta 体形成一束 1层叶绿体内质 裸藻门 网膜，3条类囊 a, b Euglenophyta 体形成一束 无叶绿体内质 Chlorophyta 网膜,2～6条类 a, b 囊体形成一束 绿藻门
(二)激发态的命运
1.放热 2.发射荧光与磷光
3.色素分子间的能量传递
4.光化学反应
1.放热
激发态的叶绿素分子在 能级降低时以热的形式释 放能量，此过程又称内转 换或无辐射退激。
Chl* → Chl+热 Chl* → ChlT +热 ChlT → Chl+热
另外吸收蓝光处于第二单线态的叶绿素分子，其具有的能量虽 远大于第一单线态的叶绿素分子。但超过部分对光合作用是无用的， 在极短的时间内以热能释放。 由于叶绿素是以第一单线态参加光合作用的。在能量利用上蓝 光没有红光高。 ？？
3.色素分子间的能量传递
激发态的色素分子把激发能传递给处于基态的同种 或异种分子而返回基态的过程。 Chl*1＋ Chl2 Chl1＋Chl*2
供体分子 受体分子
一 般 认 为 ， 色 素 分 子间激发能不是靠分 子间的碰撞传递的 ， 也不是靠分子间电荷 转移传递的 ，可能是 通过“激子传递”或 “共振传递 ”方式传 递。
合成叶绿素分子中的吡 咯环的起始物质在高等植 物中由谷氨酸或a-酮戊二 酸转化而来。
2.影响叶绿素形成的条件
（1）光 光是影响叶绿素形成的主要条件。 从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需 要光，而光过强，叶绿素又会受光氧 化而破坏。 黑暗中生长的幼苗呈黄白色，遮光 或埋在土中的茎叶也呈黄白色。这种 因缺乏某些条件而影响叶绿素形成， 使叶子发黄的现象，称为黄化现象。 黑暗使植物黄化的原理常被应用于 蔬菜生产中，如韭黄、软化药芹、白 芦笋、豆芽菜、葱白、蒜白、大白菜 等生产。 纤细裸藻 蓝藻
(三)叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系
1.叶绿素的生物合成
参与反应的酶类：
(1)胆色素原合成酶； (2)胆色素原脱氨基酶； (3)尿卟啉原Ⅲ合成酶； (4)尿卟啉原Ⅲ脱羧酶； (5)粪卟啉原氧化酶； (6)原卟啉氧化酶； (7)Mg-螯合酶； (8)Mg- 原 卟 啉 甲 酯 转 移 酶 ； (9)Mg- 原 卟 啉 甲 酯 环 化 酶 ； (10)乙烯基还原酶； (11) 原 叶 绿 素 酸 酯 还 原 酶 ； (12)叶绿素合成酶
通过上述色素分子间的能量传递，聚光色素吸 收的光能会很快到达并激发反应中心色素分子，启 动光化学反应。
图
光合作用过程中能量运转的基本概念
图 聚光系统到反应中心能量激发呈漏斗状
真核藻类光合器结构和光合色素比较
门
隐藻门
光合器
叶绿素类 胡萝卜素类
叶黄素类
硅甲藻素，甲 藻黄素
藻胆素 +
2层叶绿体内质 网膜，2条类囊 a, c Cryptophyta 体形成一束 1层叶绿体内质 甲藻门 网膜，3条类囊 a, c Pyrrophyta 体形成一束 2层叶绿体内质 Chrysophyta 网膜，3条类囊 a, c 体形成一束 金藻门 黄藻门
Xanthophyta 同上
α、β、ε
β β β
硅甲黄素、多 甲藻素、甲藻 黄素等
墨角藻黄素、 硅藻黄素、硅 甲藻黄素 硅甲藻素等
+（某些 甲藻）
a, c
硅藻门
Bacillariophyta
同上
a, c
α、β、ε
墨角藻黄素、 硅藻黄素、硅 甲藻黄素
真核藻类光合器结构和光合色素比较
门
褐藻门
光合器
叶绿素类 胡萝卜素类
(二)光合色素的吸收光谱
吸收光谱的观察方法；
1.分光仪 将叶绿体色素放在分光仪
的光孔前，观察其色带变化。
2.分光光度计 观察叶绿体色素的
吸收光谱
3.间接法 借助其它相关实验进行
判别
三角棱镜
叶绿体色素
分光仪
光 源
叶绿素吸收光谱
有两个强吸收峰区 640～660nm的红光 430～450nm的蓝紫光 对橙光、黄光吸收较少， 尤以对绿光的吸收最少。
叶绿素a在红光区的吸收峰比叶绿素b的高，蓝紫光区的吸 收峰则比叶绿素b的低。 阳生植物叶片的叶绿素a/b比值约为3∶1，阴生植物的叶绿 素a/b比值约为2.3∶1。
类胡萝卜素和藻 胆素的吸收光谱
类胡萝卜素吸收带 在400～500nm的蓝 紫光区 基本不吸收黄光， 从而呈现黄色。 藻蓝素的吸收光谱最大值是在橙红光部分 藻红素则吸收光谱最大值是在绿光部分 植物体内不同光合色素对光波的选择吸收是植物在 长期进化中形成的对生态环境的适应，这使植物可 利用各种不同波长的光进行光合作用。
图5 主要光合色素的结构式
(一)光合色素的结构和性质
1.叶绿素
使植物呈现绿色的色素。
叶绿素a 叶绿素b 叶绿素c 叶绿素d
高等植物
藻类中
叶绿素
细菌叶绿素—— 光合细菌
叶绿素结构
含有由中心原子Mg连接四个吡咯环的卟林环结 构和一个使分子具有疏性长的碳氢链。
铜代叶绿素反应
卟啉环中的镁可被H+所 置换。当为H＋所置换后，即 形成褐色的去镁叶绿素。 去镁叶绿素中的H＋再被 Cu2+取代，就形成铜代叶绿 素，颜色比原来的叶绿素更 鲜艳稳定。 根据这一原理可用醋酸 铜处理来保存绿色标本。
小球藻-30 ℃ 下降至4 ℃
(3) 营养元素
叶绿素的形成必须有一定的营养元素。 氮和镁是叶绿素的组成成分，铁、锰、铜、锌等则在叶绿素 的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用。 因此，缺少这些元素时都会引起缺绿症，其中尤以氮的影响 最大，因而叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高低的标 志。
•叶绿素光学特性：
（ 1 ）吸收光谱：色素溶液随波长改变而发生光吸收 变化的图谱 Chla Chlb的吸收光谱有二个强吸收峰 640——660nm 红光部分 叶绿素特有 410——470nm 蓝紫光部分 卟啉环化合物共有 （2）荧光和磷光 荧光现象： Chl 溶液在透射光下呈绿色，而反 射光下呈红色的现象。强度大，寿命短（10-9秒） 磷光： Chl 溶液停止光照后，仍能在一定时间 内放出暗红色的光。 寿命长（10-2秒——10-3秒）
第四章 光合色素
光合色素的结构和性质 光合色素的吸收光谱 叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系 色素在光合作用中的功能 真核藻类光合器结构和光合色素比较
光合色素