植物生理学-光合作用 ppt课件

❖ 原初反应的步骤：
⑴ 聚光色素吸收光能激发并传递。 ⑵ 反应中心色素吸收光能被激发(Chl*)。
光
Chl
( P)
Chl* (P*)
⑶ Chl*将一个电子传递给原初电子受体（A），
A获得一个电子而Chl缺少一个电子。
Chl* (P*) + A
Chl+( P+) + A-
⑷ Chl+从原初电子供体（ D）获得一个电子，
2 电子传递和光合磷酸化
电能（高能电子） → 活跃化学能（ATP、NADPH）
3 碳同化（酶促反应，受温度影响）
活跃化学能 → 稳定化学能（碳水化合物等） 三条：C3 途 径 ---C3植物 C4 途 径 ---C4植物 CAM途径---CAM植物
第一阶段:原初反应
概念
❖聚光色素（天线色素）— 不能发生光化学
光合作用
光合作用
【重、难点提示】
➢ 光合作用的机理，即原初反应、电子传递、 光合磷酸化及碳同化的基本过程与特点；
➢ 光合色素的光学特性； ➢ 光呼吸的过程； ➢ C3与C4光合作用的比较
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光合作用概念
❖ 绿色植物吸收太阳光能,同化CO2和H2O,制造有机 物并释放O2的过程。
CO2 + H2O*
反应只能吸收和传递光能的色素分子（包括大部 分chla、全部chlb、胡萝卜素和叶黄素、藻红素和
藻蓝素）。相对--------(反应中心色素,少数特殊状
态的chla)
❖光合反应中心—指类囊体中进行光合作用
原初反应的最基本的色素蛋白复合体，它至少包 括作用中心色素P、原初电子受体A、原初电子供 体D（D.P.A）
Chl+ 恢复原状，D失去一个电子被氧化。
Chl+ (P+) + D
Chl (p) + D+
小结:原初反应轮廓
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3、原初反应的特点
⑴ 反应速度快，产物极微量，寿命短 ⑵ 能量传递效率高 ⑶ 与温度无关
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第二阶段. 电子传递和光合磷酸化
（一）光合作用两个光系统的发现
❖红降——在大于68０nm的单一红光（远
chlb(C55H70O6N4Mg)、 chlc、chld
❖类胡萝卜素类：胡萝卜素(C40H56)、叶黄素
(C40H56O2)
❖藻胆素类：藻红素、藻蓝素（与蛋白质结合紧密）
藻红蛋白、藻蓝蛋白（藻胆蛋白）
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chlb此处以- CHO代替-CH3
CH2
CH H
CH3
H3C
Ⅰ N
C
Ⅱ N
1.色素合成条件:光/
全球范围CO2的升高，会产生温室效应
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地
强裂吸
球
收红外 线
大
气
CO2分子
中
CO2
的
热辐射到大气
热反射到大气
温
室
效
应
地球
地球变暖
叶绿体的结构
第一节 光合色素及其性质
（一）光合色素的种类、结构、功能 ❖包括叶蓝绿细素菌类,不：放c氧hla的(C含55细H菌72O叶5N绿4素M)g、,所有放氧生物,
光 叶绿体
（CH2O) + O2*
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光合作用类型
绿色植物的光合作用
细菌光合作用
同化作用
细菌化能合成作用
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光合作用的意义
（一）是自然界巨大的物质转换站 （二）是自然界巨大的能量转换站 （三）净化环境，维持大气O2、CO2 平衡
注：由于光合作用，大气中的CO2大约每300年循
环一次，O2大约每2000年循环一次
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（1）叶绿素吸收光谱 最大吸收区：红光区640 ~ 660nm（特有）
蓝紫光区 430 ~ 450nm
注 chlb在蓝紫光区的吸收带比chla宽、吸收
峰高，更利于吸收短波蓝紫光。故阴生植物比阳 生植物chlb含量高。
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150
chlb
消
100
光
系
50
数
mmol-1.cm-1 50
660 chla
CH2-CH3
特殊元素
H-C
Mg
C-H
N
N
H3C Ⅲ
Ⅳ CH3
H
C
H源自文库
Ⅴ
CH2 HC
C=O
CH2 C-O-CH3
C=O O
2.色素含量及稳定性 问题以及与树叶颜色
变化关系
3.枫树红叶成因
O
1 叶绿素a的结构式
C2OH39
功能
❖ 叶绿素功能
（1）少数特殊chla具有将光能转为电能作用
（2）绝大部分chla和全部chlb、c、d具有收集并 传递光能的作用
类胡萝卜素功能
辅 助 色
（1）辅助吸收光能
素
(
（2）保护叶绿素免受光氧化破坏
集
❖ 藻胆素功能
光 色
辅助吸收光能
素
)
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二.光合色素的光学性质
(一)吸收光谱
吸收光谱----叶绿体色素吸收部分光质后，在光谱
上出现的暗带。
*地面上太阳光：300nm ~ 2600nm *可见光：390nm ~ 770nm（红橙黄绿青蓝紫） *用于光合作用光：400nm ~ 700nm
红光区）下，光合作用的量子效率下降的现 象。
❖双光增益效应——在波长大于68０nm
（７００）的远红光条件下，再补加波长小 于６８０nm的红光，这两种波长的光协同
作用大大增加光合效率的现象称~（Emerson
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➢磷光现象:
指去掉光源后,用精密仪器还能测 量到叶绿素溶液继续辐射出微弱的 红光的现象
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第二节 光合作用的机理
原初反应
光反应 电子传递（光合放氧）
（基粒片层） 光合磷酸化
C3途经
暗反应 C4途经
（叶绿体基质） CAM途径
碳同化
光合作用的步骤
1 原初反应：光能的吸收、传递和转换
光能（光子） → 电能（高能电子）
643
O
400
500
600
700
(λ/nm)
Chla和Chlb在乙醇溶液中的吸收光谱
（2）类胡萝卜素、叶黄素吸收光谱
最大吸收区域：蓝紫光区,红光区几乎无 吸收
（3） 藻胆素吸收光谱
藻蓝素吸收峰：橙红区 藻红素吸收峰：绿光区、黄光区
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光合色素的吸收光谱
(二)荧光现象和磷光现象
荧光现象： 叶绿素在透射光下呈绿色，反射光下呈红色
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❖作用中心色素—引起光化学反应的少
数特殊状态的 Chla分子。
P680 P700 光合单位 = 聚光色素系统 +光合反应中心
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h
h
外
围 为
光
天 线
A PD
合 单
色 素
位
2020/3/25
A P ——作用中心色素（P），原初电子供体 D （D）和原初电子受体（A）
原初反应
❖ 包括光能的吸收、传递和转换。
E2 第二单线态（250KJ)
放 热
转向反应中心
第一单线态(179KJ)
能
蓝
放
量
光
红
吸
光
热
转向反应中心
三线态
收
吸
（125KJ）
E1
收
热
热
荧
磷
光
光
EO
基态
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概念
荧光——第一单线态回到基态时发出的光，寿
命短，10-8 ~ 10-9 S，强度大。
磷光——三线态回到基态时发出的光，寿命较
长，10-2 ~ 10-3S，强度小，为荧光的1%。