植物生理学光合作用(课堂PPT)
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24
-
图 3 9 叶 绿 素 生 物 合 成 过 程
25
❖ 受冻的油菜
缺N萝卜
受冻的油菜
26
源自文库
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。
27
3.植物的叶色
❖ 叶绿色已被破坏降解，类胡萝卜素稳定
28
❖ 秋天，糖分积累多，可溶性糖 增多促进花色素合成，花色素 显红色。
含有水的有机溶剂提取叶绿素， 这是因为叶绿素与蛋白质结合 牢，需要经过水解作用才能被 提取出来。
提取方法
研磨法 浸提法
0.1g叶+10ml混合液浸 提
研磨法提取 光合色素
14
卟啉环 叶绿醇
➢ 卟啉环由四个吡咯环与四个甲烯基 (－CH＝)连接而成。
➢ 卟啉环的中央络合着一个镁原子，镁 偏向带正电荷，与其相联的氮原子带 负电荷，因而“头部”有极性。
4
5
6
叶绿体结构： 被膜、基质、基粒、类囊体（基粒类囊体、基质类囊体）
7
8
复习巩固
❖ 镁、锰、氯的生理作用？缺素症？ ❖ 哪些是参与循环的元素？那些不是？ ❖ 临界浓度 ❖ 叶绿体的结构怎样？
9
二 光和色素的化学特性
叶绿素 高等 植物
类胡萝卜素
藻胆素 ——藻类
共同特点：
分子内具有许多共轭双 键，能捕获光能，捕获 光能能在分子间传递。
❖ 根据这一原理可用醋酸 铜处理来保存绿色标本。
制作绿色标本方法：
用50%醋酸溶液配制的饱 和醋酸铜溶液浸渍植物标 本(处理时可加热)
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
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。
16
2 类胡萝卜素
第三章 光合作用 Photosynthesis of plant
1
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。
❖
光能
❖ CO2+H2O ————→（CH2O）+ O2
❖
绿色细胞
2
二、光合作用的意义
❖ （一）把无机物转变成有机物
❖ （二）巨大的能量转换站
用无效，可见光中，相同能量的电磁辐射，红光效 率最高。
18
2. 吸收光谱
可见光波长390-770nm
19
叶绿素吸收 光区, 红光区
(640-660 nm),
蓝紫光区 (410-
470nm)。 类胡萝卜素 吸收蓝紫光
20
3.荧光现象和磷光现象
❖ 叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在反射光下 呈红色的现象称为荧光现象。
➢ 环Ⅵ上有一叶绿醇链有亲脂性。色素 靠他固定在类囊体膜上。
➢ 卟啉环上的共轭双键和中央镁原子容 易被光激发而引起电子的得失。捕获 光能。
15
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。
叶绿素：叶绿素a（蓝绿色）3：叶绿素b（黄绿色）1 类胡萝卜素：胡萝卜素（橙黄色）2:叶黄素（黄色）1 藻胆素：藻红素、藻兰素
10
11
12
1 叶绿素
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。
不溶于水，溶于有机溶剂，容易被光分解
卟啉环中的镁可被H+或Cu2+所置换，铜代反应 天线色素：大多数叶绿素a和全部叶绿素b分子和类胡萝卜素具有
29
❖ 景天科植物很耐旱，干 旱时，可溶性糖分积累 多，促进花色素合成。
30
知识回顾
❖ 叶绿体中有那几种色素？ ❖ 天线色素、作用中心色素、荧光现象、类囊
体 ❖ 叶绿素主要吸收什么光？ ❖ 叶绿素的大体结构怎样？ ❖ 叶绿体的结构怎样？光反应在哪进行？暗反
应在那里进行？
31
第三节 光合作用的过程：光的吸收
日光能转化为化学能（ATP），1970年，全世界的 能耗，只占光和储能的1/10,光和储能相当于24万个三门峡 水电站的能量。
❖ （三）维持大气中氧气和CO2的平衡，保护环境。
没有光合作用，地球内3000年就会缺氧。
❖ (四) 作物产量构成的主要因素。
3
第二节 叶绿体及叶绿体色素 chloroplast
and chloroplast pigments
❖ 一、叶绿体的结构和成分
叶绿体的化学成分：75%的水、蛋白质、脂类、色素 和无机盐。
叶绿体(chloroplast)是光合作用最重要的细胞器。 它分布在叶肉细胞的细胞质中。数量多，1平方毫 米蓖麻叶片含3千万-5千万个叶绿体。
叶绿体随原生质环流运动，随光照的方向和强度而 运动
❖ 为什么叶绿素溶液有荧光现象而叶片则看不 到？
21
22
荧光（寿命短） 磷光（寿命长，去掉光源仍能发出弱磷光）
第二单线态 第一单线态
Chl + hv
基态
光子能量
热能
Chl* 激发态
分子内能量传递 转向反应中心
热能 第一三线态
能量 430nm 吸收 670nm 吸收 680nm 荧光 磷光
热能
热能
基态
23
四、叶绿素的形成
1 叶绿素的生物合成（图3-9） 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； ❖ ②温：最低温2 ℃ 、最适温30 ℃ 、最高温40 ℃ ，
高 温下叶绿素分解大于合成。 ❖ ③营养物：（N、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等）。 ❖ ④氧：原卟啉Ⅸ ❖ ⑤水：
收集光能和传递光能的作用。
作用中心色素：少部分叶绿素a分子有将光能转换为电能的作用。
13
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。 之所以要用
不溶于水,而溶于有机溶剂。四萜化合物--共轭双键体系-吸收和传递光能。吸收蓝光和兰绿光。能保护叶绿素免受 强光破坏。
17
三、光合色素的光学特性
1. 辐射能量 ❖ 光量子（quantum）:光子具有的能量。 ❖ q =h （h 普朗克衡量， 频率） ❖ 引起一摩尔物质分子反应所需的光量子叫1Einstein ❖ E=Nh=Nhc/λ(N 阿伏加德罗常数，c光速） 光子的能量与波长成反比，含能低的红外线对光合作
光合作用分为三个阶段: 1.原初反应:光能的吸收、传递和转换成电能；
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图 3 9 叶 绿 素 生 物 合 成 过 程
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❖ 受冻的油菜
缺N萝卜
受冻的油菜
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源自文库
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。
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3.植物的叶色
❖ 叶绿色已被破坏降解，类胡萝卜素稳定
28
❖ 秋天，糖分积累多，可溶性糖 增多促进花色素合成，花色素 显红色。
含有水的有机溶剂提取叶绿素， 这是因为叶绿素与蛋白质结合 牢，需要经过水解作用才能被 提取出来。
提取方法
研磨法 浸提法
0.1g叶+10ml混合液浸 提
研磨法提取 光合色素
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卟啉环 叶绿醇
➢ 卟啉环由四个吡咯环与四个甲烯基 (－CH＝)连接而成。
➢ 卟啉环的中央络合着一个镁原子，镁 偏向带正电荷，与其相联的氮原子带 负电荷，因而“头部”有极性。
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叶绿体结构： 被膜、基质、基粒、类囊体（基粒类囊体、基质类囊体）
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复习巩固
❖ 镁、锰、氯的生理作用？缺素症？ ❖ 哪些是参与循环的元素？那些不是？ ❖ 临界浓度 ❖ 叶绿体的结构怎样？
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二 光和色素的化学特性
叶绿素 高等 植物
类胡萝卜素
藻胆素 ——藻类
共同特点：
分子内具有许多共轭双 键，能捕获光能，捕获 光能能在分子间传递。
❖ 根据这一原理可用醋酸 铜处理来保存绿色标本。
制作绿色标本方法：
用50%醋酸溶液配制的饱 和醋酸铜溶液浸渍植物标 本(处理时可加热)
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
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。
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2 类胡萝卜素
第三章 光合作用 Photosynthesis of plant
1
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。
❖
光能
❖ CO2+H2O ————→（CH2O）+ O2
❖
绿色细胞
2
二、光合作用的意义
❖ （一）把无机物转变成有机物
❖ （二）巨大的能量转换站
用无效，可见光中，相同能量的电磁辐射，红光效 率最高。
18
2. 吸收光谱
可见光波长390-770nm
19
叶绿素吸收 光区, 红光区
(640-660 nm),
蓝紫光区 (410-
470nm)。 类胡萝卜素 吸收蓝紫光
20
3.荧光现象和磷光现象
❖ 叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在反射光下 呈红色的现象称为荧光现象。
➢ 环Ⅵ上有一叶绿醇链有亲脂性。色素 靠他固定在类囊体膜上。
➢ 卟啉环上的共轭双键和中央镁原子容 易被光激发而引起电子的得失。捕获 光能。
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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。
叶绿素：叶绿素a（蓝绿色）3：叶绿素b（黄绿色）1 类胡萝卜素：胡萝卜素（橙黄色）2:叶黄素（黄色）1 藻胆素：藻红素、藻兰素
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1 叶绿素
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。
不溶于水，溶于有机溶剂，容易被光分解
卟啉环中的镁可被H+或Cu2+所置换，铜代反应 天线色素：大多数叶绿素a和全部叶绿素b分子和类胡萝卜素具有
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❖ 景天科植物很耐旱，干 旱时，可溶性糖分积累 多，促进花色素合成。
30
知识回顾
❖ 叶绿体中有那几种色素？ ❖ 天线色素、作用中心色素、荧光现象、类囊
体 ❖ 叶绿素主要吸收什么光？ ❖ 叶绿素的大体结构怎样？ ❖ 叶绿体的结构怎样？光反应在哪进行？暗反
应在那里进行？
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第三节 光合作用的过程：光的吸收
日光能转化为化学能（ATP），1970年，全世界的 能耗，只占光和储能的1/10,光和储能相当于24万个三门峡 水电站的能量。
❖ （三）维持大气中氧气和CO2的平衡，保护环境。
没有光合作用，地球内3000年就会缺氧。
❖ (四) 作物产量构成的主要因素。
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第二节 叶绿体及叶绿体色素 chloroplast
and chloroplast pigments
❖ 一、叶绿体的结构和成分
叶绿体的化学成分：75%的水、蛋白质、脂类、色素 和无机盐。
叶绿体(chloroplast)是光合作用最重要的细胞器。 它分布在叶肉细胞的细胞质中。数量多，1平方毫 米蓖麻叶片含3千万-5千万个叶绿体。
叶绿体随原生质环流运动，随光照的方向和强度而 运动
❖ 为什么叶绿素溶液有荧光现象而叶片则看不 到？
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荧光（寿命短） 磷光（寿命长，去掉光源仍能发出弱磷光）
第二单线态 第一单线态
Chl + hv
基态
光子能量
热能
Chl* 激发态
分子内能量传递 转向反应中心
热能 第一三线态
能量 430nm 吸收 670nm 吸收 680nm 荧光 磷光
热能
热能
基态
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四、叶绿素的形成
1 叶绿素的生物合成（图3-9） 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； ❖ ②温：最低温2 ℃ 、最适温30 ℃ 、最高温40 ℃ ，
高 温下叶绿素分解大于合成。 ❖ ③营养物：（N、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等）。 ❖ ④氧：原卟啉Ⅸ ❖ ⑤水：
收集光能和传递光能的作用。
作用中心色素：少部分叶绿素a分子有将光能转换为电能的作用。
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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。 之所以要用
不溶于水,而溶于有机溶剂。四萜化合物--共轭双键体系-吸收和传递光能。吸收蓝光和兰绿光。能保护叶绿素免受 强光破坏。
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三、光合色素的光学特性
1. 辐射能量 ❖ 光量子（quantum）:光子具有的能量。 ❖ q =h （h 普朗克衡量， 频率） ❖ 引起一摩尔物质分子反应所需的光量子叫1Einstein ❖ E=Nh=Nhc/λ(N 阿伏加德罗常数，c光速） 光子的能量与波长成反比，含能低的红外线对光合作
光合作用分为三个阶段: 1.原初反应:光能的吸收、传递和转换成电能；