光合作用—讲义—讲稿
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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 下发生的得失电子反应是光合作用过程中最基本的反应。
2、影响叶绿素生物合成的因素
因素之一------光
原脱植基叶绿素a经过正常光照，才 能顺利合成叶绿素。
例外：藻类、苔藓、蕨类和裸子植物的松柏科植物，
在黑暗中也可以形成一些叶绿素。
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。
◆1864年J.Sachs观察到光照下叶绿体中的淀粉粒增大， 证明光合中有有机物产生；
◆1941年Ruben等用H2O*证明氧气来源于水光解
2光合作用(photosynthesis)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。 CO２+ H２O 光 绿色植物 (CH２O)＋O２ CO２+2H２O* 光 绿色植物(CH２O)+ O2*+ H２O
（二）光合色素的光学性质
1、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
（1）叶绿素吸收光谱
最大吸收区：红光区640 ~ 660nm（特有）
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
)
正常叶片中的分布
A) 叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为3:1 B) chla与chlb的分子比例也约为3:1 C) 叶黄素与胡萝卜素约为2:1
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。
A）被膜：有外膜和内膜两层，内膜具选择透过性。 B）基质：为叶绿体膜以内的基础物质。主要是可溶性蛋 白质（酶），为CO2固定与转化场所。 C）基粒: 在淡黄色的基质中存在着许多浓绿色的颗粒， 称基粒（grana），圆饼状,由类囊体垛叠而成的。光能的 吸收、传递、转换场所。 D）类囊体:由自身闭合的双层薄片组成，呈压扁了的包 囊状。类囊体膜称为光合膜。
光合色素的吸收光谱
辐射能量 不同波长的光子所持的能量
光
波长（nm） kJ/Einstein
紫外
<400
297
紫
400～425
289
蓝
425～490
259
绿
490～560
222
黄
560～580
2ห้องสมุดไป่ตู้9
橙
580～640
197
红
640～740
172
光子携带的能量和光的波长（nm）成反比
激发态： 光子照射到某些生物分子 电子跃迁到更高的能量水平
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。
（2）类胡萝卜素、叶黄素吸收光谱
最大吸收区域：蓝紫光区,基本不吸收黄光，从而呈现黄色。
（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
➢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。
光反应（Light Reaction）：由光所引起的光化学 反应，需光，发生于基粒类囊体。
暗反应（Dark Reaction）：由酶催化，可在暗中 进行，发生于叶绿体基质中。
➢ 步骤
A、光能的吸收、传递和转换——原初反应
能量转换
光能→电能
贮存能量的物质 光量子→电子
反应部位
基粒类囊体
B、电子传递和光合磷酸化
能量转换
电能→活跃的化学能
贮存能量的物质 电子→质子、ATP、NADPH
反应部位
Mg、N是叶绿素的组成成分， Fe、Mn、Cu、Zn、K等元素是叶 绿素生物合成有关酶的成分或激活 剂，这些元素的缺乏会导致缺绿病
因素之四------水分 缺水影响叶绿素的合成，并促进叶 绿素的分解，故缺水会导致叶黄。
第三节 光合作用的机理
一、概述 ➢ 光反应和暗反应 根据需光与否光合作用分为光反应和暗反应
第一节 光合色素及其性质
（一）光合色素的种类、结构、功能、分布 ❖叶绿素类：
cchhllba((CC5555HH7720OO56NN44MMgg,，所黄有绿放色氧)生、物ch,包lc、括c蓝hl细d 菌,蓝绿色)、
❖类胡萝卜素类：
胡萝卜素(C40H56、橙黄色） 叶黄素(C40H56O2、黄 色）
光合细菌 利用光能，以某些无机物或有机物作供氢体，
把CO２合成有机物的过程。
CO２+2H２S 光 光合硫细菌(CH２O)+2S+H２O
光合作用的通式：
CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O
H2A代表一种还原剂，可以是H２O、 H2S、有机 酸等。
第一节 叶绿体及光合色素
1 叶绿体的结构
因素之二------温度
温度影响酶的活性，从而间接影 响叶绿素的合成。一般来说，叶绿 素形成的最适温度约为30℃，其 下限是2-4℃，上限是40℃。
➢叶绿素的生物合成是一系 列酶促反应，受温度影响。
➢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。
因素之三------矿质元素
叶绿素和类胡萝卜素均为脂溶性。
❖藻胆素类：
藻红素、藻蓝素（与蛋白质结合紧密，分布于藻类，水溶性 ） 藻红蛋白、藻蓝蛋白（藻胆蛋白）
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
精品jing
光合作用——讲稿
1 光合作用发现简史
◆1771年英国化学家J.Priestley发现植物可净化空气，他 实际上发现了植物放氧；
◆1779年荷兰人Jan Ingenhousz发现植物只有在光下才 净化空气,证明光的参与；
◆1845年，德国的科学家梅耶指出：植物光合作用时， 把光能转换成化成化学能储存起来。
2、影响叶绿素生物合成的因素
因素之一------光
原脱植基叶绿素a经过正常光照，才 能顺利合成叶绿素。
例外：藻类、苔藓、蕨类和裸子植物的松柏科植物，
在黑暗中也可以形成一些叶绿素。
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。
◆1864年J.Sachs观察到光照下叶绿体中的淀粉粒增大， 证明光合中有有机物产生；
◆1941年Ruben等用H2O*证明氧气来源于水光解
2光合作用(photosynthesis)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。 CO２+ H２O 光 绿色植物 (CH２O)＋O２ CO２+2H２O* 光 绿色植物(CH２O)+ O2*+ H２O
（二）光合色素的光学性质
1、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
（1）叶绿素吸收光谱
最大吸收区：红光区640 ~ 660nm（特有）
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
)
正常叶片中的分布
A) 叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为3:1 B) chla与chlb的分子比例也约为3:1 C) 叶黄素与胡萝卜素约为2:1
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。
A）被膜：有外膜和内膜两层，内膜具选择透过性。 B）基质：为叶绿体膜以内的基础物质。主要是可溶性蛋 白质（酶），为CO2固定与转化场所。 C）基粒: 在淡黄色的基质中存在着许多浓绿色的颗粒， 称基粒（grana），圆饼状,由类囊体垛叠而成的。光能的 吸收、传递、转换场所。 D）类囊体:由自身闭合的双层薄片组成，呈压扁了的包 囊状。类囊体膜称为光合膜。
光合色素的吸收光谱
辐射能量 不同波长的光子所持的能量
光
波长（nm） kJ/Einstein
紫外
<400
297
紫
400～425
289
蓝
425～490
259
绿
490～560
222
黄
560～580
2ห้องสมุดไป่ตู้9
橙
580～640
197
红
640～740
172
光子携带的能量和光的波长（nm）成反比
激发态： 光子照射到某些生物分子 电子跃迁到更高的能量水平
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。
（2）类胡萝卜素、叶黄素吸收光谱
最大吸收区域：蓝紫光区,基本不吸收黄光，从而呈现黄色。
（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
➢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。
光反应（Light Reaction）：由光所引起的光化学 反应，需光，发生于基粒类囊体。
暗反应（Dark Reaction）：由酶催化，可在暗中 进行，发生于叶绿体基质中。
➢ 步骤
A、光能的吸收、传递和转换——原初反应
能量转换
光能→电能
贮存能量的物质 光量子→电子
反应部位
基粒类囊体
B、电子传递和光合磷酸化
能量转换
电能→活跃的化学能
贮存能量的物质 电子→质子、ATP、NADPH
反应部位
Mg、N是叶绿素的组成成分， Fe、Mn、Cu、Zn、K等元素是叶 绿素生物合成有关酶的成分或激活 剂，这些元素的缺乏会导致缺绿病
因素之四------水分 缺水影响叶绿素的合成，并促进叶 绿素的分解，故缺水会导致叶黄。
第三节 光合作用的机理
一、概述 ➢ 光反应和暗反应 根据需光与否光合作用分为光反应和暗反应
第一节 光合色素及其性质
（一）光合色素的种类、结构、功能、分布 ❖叶绿素类：
cchhllba((CC5555HH7720OO56NN44MMgg,，所黄有绿放色氧)生、物ch,包lc、括c蓝hl细d 菌,蓝绿色)、
❖类胡萝卜素类：
胡萝卜素(C40H56、橙黄色） 叶黄素(C40H56O2、黄 色）
光合细菌 利用光能，以某些无机物或有机物作供氢体，
把CO２合成有机物的过程。
CO２+2H２S 光 光合硫细菌(CH２O)+2S+H２O
光合作用的通式：
CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O
H2A代表一种还原剂，可以是H２O、 H2S、有机 酸等。
第一节 叶绿体及光合色素
1 叶绿体的结构
因素之二------温度
温度影响酶的活性，从而间接影 响叶绿素的合成。一般来说，叶绿 素形成的最适温度约为30℃，其 下限是2-4℃，上限是40℃。
➢叶绿素的生物合成是一系 列酶促反应，受温度影响。
➢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。
因素之三------矿质元素
叶绿素和类胡萝卜素均为脂溶性。
❖藻胆素类：
藻红素、藻蓝素（与蛋白质结合紧密，分布于藻类，水溶性 ） 藻红蛋白、藻蓝蛋白（藻胆蛋白）
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
精品jing
光合作用——讲稿
1 光合作用发现简史
◆1771年英国化学家J.Priestley发现植物可净化空气，他 实际上发现了植物放氧；
◆1779年荷兰人Jan Ingenhousz发现植物只有在光下才 净化空气,证明光的参与；
◆1845年，德国的科学家梅耶指出：植物光合作用时， 把光能转换成化成化学能储存起来。