第三章光合作用
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第三章 光合作用
第三章光合作用
第一节 光合作用的重要性
一、光合作用的概念
绿色植物利用光能把CO２和水 合成有机物，同时释放氧气的过程。
糖
CO２+ H２O 光 绿色植物
２
(CH２O)＋O
第三章光合作用
二、光合作用的意义
1.把无机物变为有机物
约合成5千亿吨/年，60％碳素
合成有机 物的绿色
工厂
巨型能量 转换站
缺N
CK
缺N
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。
第三章光合作用
(4) 遗传
海棠
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。
吊兰
花叶
第三章光合作用
三 光合色素的光学特性
10 390
770 100000nm
❖ 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。
当溶液变褐 色后，投入 醋酸铜粉末， 微微加热， 形成铜代叶 绿素
第三章光合作用
向叶绿素溶液 中放入两滴5 ％盐酸摇匀， 溶液颜色的变 为褐色，形成 去镁叶绿素。
2.把太阳能转变为可贮存的化学能
转化3.2×1021焦耳/年的日光能
3. 维持大气中O2和CO2的相对平衡
释放出5.35千亿吨氧气/年
地球上最重要的化学反应
第三章光合作用
自动空 气净化
器
人类面临 四大问题
人口急增 食物不足 资源匮乏
环境恶化
依赖 光合作用
深入探讨光合作用的规律，揭示光合作用的机 理，使之更好地为人类服务。
高等植物光合色素
叶绿素
类胡萝卜素
特点：
分子内具有许多共轭双键，能捕获光能，捕获光 能可在分子间传递。
第三章光合作用
1.叶绿素
高等植物 叶绿素
叶绿素a 叶绿素b
➢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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氢少一个氧。
两者结构上的差别仅在于叶绿
➢外膜为非选择性膜。 ➢内膜为选择透性膜。主要功
能是控制物质的进出，维持 光合作用的微环境。
第三章光合作用
2 基粒
基粒
第三章光合作用
2.类囊体
由单层膜围起的扁平小囊。膜厚度5～7nm，囊腔空间为 10nm左右，片层伸展的方向为叶绿体的长轴方向
第三章光合作用
类囊体分为二类：
基质类囊体 又称基质片层，伸展在基质中 彼此不重叠。
素a的第Ⅱ吡咯环上一个甲基
(－CH3)被醛基(－CHO)所取 代。
叶绿素结构 第三章光合作叶用绿素分子含有一个卟啉环的“头部”
和一个叶绿醇(植醇)的“尾巴”。
卟啉环 叶绿醇
➢ 镁偏向带正电荷，与其相联的氮原子 带负电荷，因而卟啉环“头部”有极 性。
➢ 叶绿醇是由四个异戊二烯单位所组成 的双萜，具有亲脂性。
第三章光合作用
叶绿素的提取
叶绿素是一种酯，因此不 溶于水。通常用含有少量水的 有机溶剂如80％的丙酮，或 者95%乙醇，或丙酮∶乙醇∶ 水＝4.5∶4.5∶1的混合液来 提取叶片中的叶绿素，用于测 定叶绿素含量。
研磨法提取 光合色素
第三章光合作用
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。
➢ 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
第三章光合作用
(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。
使代谢高效地进行。
第三章光合作用
3.叶绿体的成分
水分： 75％
蛋白质：30％－45％， 酶 、细胞色素结合蛋白
干物质：
脂类 ：20％－40％，膜结构主要成分 色素 ：8％
贮藏物质：淀粉，10％－20％ 矿质元素： 10％， 铁、铜、锌等
第三章光合作用
二、光合色素的化学特性
在光合作用的反应中吸收光能的色素称为光合色素
深秋季节，天气变冷，叶子中的 葡萄糖积累，有利于花青素的形成。 花青素是一种不稳定的有机物，遇到 酸性物质时变成红色，遇到碱性物质 时会变成蓝色。
第三章光合作用
第三章光合作用
3.影响叶绿素形成的条件
（1）光
➢叶绿素合成需要光。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、葱白、蒜 白等生产。
第三章光合作用
(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℃,最 高温度约40℃ 。
受冻的油菜
➢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。
2.类胡萝卜素
类胡萝卜素包括胡萝卜素(C40H56)和叶黄素(C40H56O2)两种。
由8个异戊二烯形成的四萜。分子的两端各有一个紫罗兰酮环。
环己烯
(紫罗兰酮环)
橙黄色
3
黄色
第三章光合作用
叶子的颜色
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。
基粒类囊体 或称基粒片层，可自身或与基
质类囊体重叠，组成基粒。
光合膜 即类囊体膜。光合作用能量转 换的场所。
类囊体
第三章光合作用
类囊体片层堆叠成基粒是高等植物细胞所特有的膜结构
类囊体片层堆叠的生理意义： 1.膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密集,更有效地收集光能。 2.膜系统常是酶排列的支架，膜的堆叠易构成代谢的连接带，
第三章光合作用
第二节 叶绿体和光合色素
叶绿体是光合作用最重要的细胞器。
3×107-5×107个/mm2
第三章光合作用
一 叶绿体的结构和成分
第三章光合作用
（一）叶绿体的结构
叶绿体
被膜 基质(间质) 类囊体(片层)
第三章光合作用
1.叶绿体被膜
➢由两层单位膜组成，两膜 间距5～10nm。被膜上无叶 绿素
紫外光 可见光 红外光
第三章光合作用
第一节 光合作用的重要性
一、光合作用的概念
绿色植物利用光能把CO２和水 合成有机物，同时释放氧气的过程。
糖
CO２+ H２O 光 绿色植物
２
(CH２O)＋O
第三章光合作用
二、光合作用的意义
1.把无机物变为有机物
约合成5千亿吨/年，60％碳素
合成有机 物的绿色
工厂
巨型能量 转换站
缺N
CK
缺N
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。
第三章光合作用
(4) 遗传
海棠
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。
吊兰
花叶
第三章光合作用
三 光合色素的光学特性
10 390
770 100000nm
❖ 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。
当溶液变褐 色后，投入 醋酸铜粉末， 微微加热， 形成铜代叶 绿素
第三章光合作用
向叶绿素溶液 中放入两滴5 ％盐酸摇匀， 溶液颜色的变 为褐色，形成 去镁叶绿素。
2.把太阳能转变为可贮存的化学能
转化3.2×1021焦耳/年的日光能
3. 维持大气中O2和CO2的相对平衡
释放出5.35千亿吨氧气/年
地球上最重要的化学反应
第三章光合作用
自动空 气净化
器
人类面临 四大问题
人口急增 食物不足 资源匮乏
环境恶化
依赖 光合作用
深入探讨光合作用的规律，揭示光合作用的机 理，使之更好地为人类服务。
高等植物光合色素
叶绿素
类胡萝卜素
特点：
分子内具有许多共轭双键，能捕获光能，捕获光 能可在分子间传递。
第三章光合作用
1.叶绿素
高等植物 叶绿素
叶绿素a 叶绿素b
➢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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氢少一个氧。
两者结构上的差别仅在于叶绿
➢外膜为非选择性膜。 ➢内膜为选择透性膜。主要功
能是控制物质的进出，维持 光合作用的微环境。
第三章光合作用
2 基粒
基粒
第三章光合作用
2.类囊体
由单层膜围起的扁平小囊。膜厚度5～7nm，囊腔空间为 10nm左右，片层伸展的方向为叶绿体的长轴方向
第三章光合作用
类囊体分为二类：
基质类囊体 又称基质片层，伸展在基质中 彼此不重叠。
素a的第Ⅱ吡咯环上一个甲基
(－CH3)被醛基(－CHO)所取 代。
叶绿素结构 第三章光合作叶用绿素分子含有一个卟啉环的“头部”
和一个叶绿醇(植醇)的“尾巴”。
卟啉环 叶绿醇
➢ 镁偏向带正电荷，与其相联的氮原子 带负电荷，因而卟啉环“头部”有极 性。
➢ 叶绿醇是由四个异戊二烯单位所组成 的双萜，具有亲脂性。
第三章光合作用
叶绿素的提取
叶绿素是一种酯，因此不 溶于水。通常用含有少量水的 有机溶剂如80％的丙酮，或 者95%乙醇，或丙酮∶乙醇∶ 水＝4.5∶4.5∶1的混合液来 提取叶片中的叶绿素，用于测 定叶绿素含量。
研磨法提取 光合色素
第三章光合作用
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。
➢ 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
第三章光合作用
(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。
使代谢高效地进行。
第三章光合作用
3.叶绿体的成分
水分： 75％
蛋白质：30％－45％， 酶 、细胞色素结合蛋白
干物质：
脂类 ：20％－40％，膜结构主要成分 色素 ：8％
贮藏物质：淀粉，10％－20％ 矿质元素： 10％， 铁、铜、锌等
第三章光合作用
二、光合色素的化学特性
在光合作用的反应中吸收光能的色素称为光合色素
深秋季节，天气变冷，叶子中的 葡萄糖积累，有利于花青素的形成。 花青素是一种不稳定的有机物，遇到 酸性物质时变成红色，遇到碱性物质 时会变成蓝色。
第三章光合作用
第三章光合作用
3.影响叶绿素形成的条件
（1）光
➢叶绿素合成需要光。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、葱白、蒜 白等生产。
第三章光合作用
(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℃,最 高温度约40℃ 。
受冻的油菜
➢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。
2.类胡萝卜素
类胡萝卜素包括胡萝卜素(C40H56)和叶黄素(C40H56O2)两种。
由8个异戊二烯形成的四萜。分子的两端各有一个紫罗兰酮环。
环己烯
(紫罗兰酮环)
橙黄色
3
黄色
第三章光合作用
叶子的颜色
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。
基粒类囊体 或称基粒片层，可自身或与基
质类囊体重叠，组成基粒。
光合膜 即类囊体膜。光合作用能量转 换的场所。
类囊体
第三章光合作用
类囊体片层堆叠成基粒是高等植物细胞所特有的膜结构
类囊体片层堆叠的生理意义： 1.膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密集,更有效地收集光能。 2.膜系统常是酶排列的支架，膜的堆叠易构成代谢的连接带，
第三章光合作用
第二节 叶绿体和光合色素
叶绿体是光合作用最重要的细胞器。
3×107-5×107个/mm2
第三章光合作用
一 叶绿体的结构和成分
第三章光合作用
（一）叶绿体的结构
叶绿体
被膜 基质(间质) 类囊体(片层)
第三章光合作用
1.叶绿体被膜
➢由两层单位膜组成，两膜 间距5～10nm。被膜上无叶 绿素
紫外光 可见光 红外光