第七章 光合作用.ppt

第第七七章章 植物的光合作用植物的光合作用第一节第一节 光合作用的概念及其意义光合作用的概念及其意义 第二节第二节 叶绿体及其色素叶绿体及其色素 第三节第三节 光合作用过程（光合作用过程（）：光的吸收）：光的吸收 光合作用过程（光合作用过程（）：电子传递与光合磷酸化）：电子传递与光合磷酸化 光合作用过程（光合作用过程（）：碳同化）：碳同化 光呼吸光呼吸 第四节第四节 有机物的运输与分配有机物的运输与分配第五节第五节 影响光合作用的因素影响光合作用的因素第六节第六节 光合作用与作物生产光合作用与作物生产光合作用概图光合作用概图17711771年英国化学家年英国化学家J.PriestleyJ.Priestley发现植物可净化空气，他发现植物可净化空气，他实际上发现了植物放氧实际上发现了植物放氧；17791779年荷兰人年荷兰人Jan Jan IngenhouszIngenhousz发现植物只有在光下才发现植物只有在光下才净化空气净化空气,证明光的参与；证明光的参与；17821782年瑞士科学家年瑞士科学家J.SennebierJ.Sennebier发现发现COCO2 2可以促进植物可以促进植物在光下产生在光下产生 纯净纯净 空气；空气；18641864年年J.SachsJ.Sachs观察到光照下叶绿体中的淀粉粒增大，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；证明光合中有有机物产生；光合作用发现简史光合作用发现简史光合作用的总反应式为光合作用的总反应式为 光能光能 CO2+H2O-(CH2O)+O2 绿色植物绿色植物第一节第一节光合作用的概念及其意义光合作用的概念及其意义 第一节第一节光合作用的概念及其意义光合作用的概念及其意义 光（能量）光（能量）水水二氧化碳二氧化碳光合作用光合作用供供生命活动需要生命活动需要供供生命呼吸生命呼吸生物体构成生物体构成有机物有机物含能量含能量氧气氧气A）合成有机物：合成有机物：把无机物合成有机物，是有机把无机物合成有机物，是有机物的主要来源，也是食物的直接或间接的主要物的主要来源，也是食物的直接或间接的主要来源来源,是生命的存在和繁荣、发展的源泉。是生命的存在和繁荣、发展的源泉。B）能量的转换和贮存：能量的转换和贮存：把光能转变为化学能；把光能转变为化学能；存储太阳能存储太阳能C）释放氧气、净化空气：释放氧气、净化空气：环境保护作用；光合环境保护作用；光合作用的过程就是吸收作用的过程就是吸收CO2释放释放O2的过程。的过程。第一节第一节光合作用的概念及其意义光合作用的概念及其意义 第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素一、叶绿体的结构和成分一、叶绿体的结构和成分1.1 叶绿体的外部形态叶绿体的外部形态 高等植物叶绿体多呈扁平椭球形，高等植物叶绿体多呈扁平椭球形，主要分布在叶片的栅栏组织和海绵组织主要分布在叶片的栅栏组织和海绵组织中。中。1.2 1.2 叶绿体的结构叶绿体的结构 A A）被膜：被膜：有外膜和内膜两层，内膜具选择透性。有外膜和内膜两层，内膜具选择透性。B B）基粒：基粒：由类囊体垛叠而成的。光能的吸收、传递、转换场所。由类囊体垛叠而成的。光能的吸收、传递、转换场所。CC）间质：间质：为叶绿体膜以内的基础物质。主要是可溶性蛋白质为叶绿体膜以内的基础物质。主要是可溶性蛋白质（酶），为（酶），为COCO2 2固定与转化场所。固定与转化场所。二、光合色素的化学特性二、光合色素的化学特性（一）（一）光合色素的种类光合色素的种类 光合色素光合色素：指植物体内含有的具有吸收光能并将其用于：指植物体内含有的具有吸收光能并将其用于光合作用的色素光合作用的色素。1 1）叶绿素：叶绿素：主要有叶绿素主要有叶绿素a a（呈蓝绿色）和叶绿呈蓝绿色）和叶绿 素素b b（呈黄绿色）呈黄绿色）2 2）类胡萝卜素：类胡萝卜素：主要有胡萝卜素（多为主要有胡萝卜素（多为-型，型，呈橙黄色）和叶黄素（黄色）呈橙黄色）和叶黄素（黄色）3 3）藻胆素：藻胆素：蓝藻、红藻等藻类进行光合作用的蓝藻、红藻等藻类进行光合作用的 主要色素，常与蛋白质结合为藻胆蛋白。主要色素，常与蛋白质结合为藻胆蛋白。第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素（三）（三）光合色素的分布光合色素的分布1、叶片中的分布、叶片中的分布 正常叶片中正常叶片中:A)叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为3:1 B)chla与与chlb的分子比例也约为的分子比例也约为3:1 C)叶黄素与胡萝卜素约为叶黄素与胡萝卜素约为2:1第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素（三）（三）光合色素的分布光合色素的分布2、叶绿体中的分布、叶绿体中的分布 光合色素都包埋在类囊体膜中，以都包埋在类囊体膜中，以非共价键与蛋白质结合在一起。各色素分非共价键与蛋白质结合在一起。各色素分子间的距离和取向较固定，使得能量传递子间的距离和取向较固定，使得能量传递或电子传递可有效地进行。或电子传递可有效地进行。第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素三、三、光合色素的光学性质光合色素的光学性质 物质波谱及太阳光的光谱物质波谱及太阳光的光谱光质光质:一定波长的光，用一定波长的光，用nm表示；光强表示；光强:光照的强度，用光照的强度，用lx表示表示.第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素三、三、光合色素的光学性质光合色素的光学性质（一）吸收光谱（一）吸收光谱 叶绿体色素对各种叶绿体色素对各种不同的光不同的光有不同程度吸收，在光谱出现暗有不同程度吸收，在光谱出现暗带，就得到了此色素的带，就得到了此色素的吸收光谱吸收光谱。（1）叶绿素：吸收红光（叶绿素：吸收红光（640-660nm）和蓝光（和蓝光（430-450nm）。）。叶绿素叶绿素a与叶绿素与叶绿素b的区别在于：的区别在于：叶绿素叶绿素a在红光区域吸收带宽，在蓝光区域吸收带窄；在红光区域吸收带宽，在蓝光区域吸收带窄；叶绿素叶绿素b在红光区域吸收带窄，在蓝光区域吸收带宽。在红光区域吸收带窄，在蓝光区域吸收带宽。（2）类胡萝卜素）类胡萝卜素 吸收蓝紫光（吸收蓝紫光（400-500nm）。）。（3）藻胆素）藻胆素 藻蓝素藻蓝素 吸收橙红色光吸收橙红色光 藻红素藻红素 吸收绿光和黄光吸收绿光和黄光第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素光光合合色色素素叶绿素类胡萝卜素藻胆素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素藻红素藻蓝素（吸收红光640-660nm，吸收蓝紫光430-450nm）（只吸收400-500nm蓝紫光）（吸收绿色与黄色光）（吸收橙红色光）三、三、光合色素的光学性质光合色素的光学性质（二）荧光现象和磷光现象（二）荧光现象和磷光现象2）荧光现象）荧光现象 叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈暗红叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈暗红色的现象（叶绿素色的现象（叶绿素a为血红光，叶绿素为血红光，叶绿素b为棕红光）。为棕红光）。3）磷光现象）磷光现象 叶绿素溶液在光照条件下，当去掉光源后，还能在叶绿素溶液在光照条件下，当去掉光源后，还能在短时间内发出微弱红光现象。短时间内发出微弱红光现象。第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素四、四、叶绿素的形成叶绿素的形成（一）（一）叶绿素生物合成过程叶绿素生物合成过程要点：要点：A）起始物：起始物：谷氨酸谷氨酸 B）需光需光：原叶绿素酯原叶绿素酯a只有在光下才能转变为只有在光下才能转变为叶绿素酯叶绿素酯a C）叶绿素叶绿素b：由叶绿素由叶绿素a氧化而来氧化而来第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素2.4 2.4 叶绿素的形成叶绿素的形成1.1.植物的叶色植物的叶色正常叶（绿色）：正常叶（绿色）：叶绿素：类胡萝卜素叶绿素：类胡萝卜素=3：1 叶绿素叶绿素a：叶绿素叶绿素b=3：1 黄叶：黄叶：叶绿素含量少（或分解），类胡萝卜素含量高。叶绿素含量少（或分解），类胡萝卜素含量高。红叶：红叶：体内积累的糖分形成花色素苷（红色）。体内积累的糖分形成花色素苷（红色）。第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素2 2 影响叶绿素生物合成的因素之一影响叶绿素生物合成的因素之一光光 原叶绿素酯经过正常光照，才能顺利合成叶绿素。原叶绿素酯经过正常光照，才能顺利合成叶绿素。各种波长的可见光均能促进叶绿素合成各种波长的可见光均能促进叶绿素合成 黄化现象黄化现象第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素2 影响叶绿素生物合成的因素之二影响叶绿素生物合成的因素之二温度温度 温度影响酶的活性，从而间接影响叶绿素温度影响酶的活性，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的合成。一般来说，叶绿素形成的最适温度约为为26-3026-30，其下限是，其下限是2-42-4，上限是，上限是4040。第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素2 影响叶绿素生物合成的因素三影响叶绿素生物合成的因素三矿质元素矿质元素 Mg、N是叶绿素的组成成分，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成分或激活剂，这些元素的缺乏会导致缺绿病矿质营养。矿质营养。第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素2 影响叶绿素生物合成的因素之四影响叶绿素生物合成的因素之四水分水分 缺水影响叶绿素的合成，并促进叶绿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。素的分解，故缺水会导致叶黄。第二节第二节 叶绿体和光合色素叶绿体和光合色素第三节第三节 光合作用过程光合作用过程():光的吸收光的吸收光合作用过程：光合作用过程：1、光能的吸收、传递和转换、光能的吸收、传递和转换2、电子传递和光合磷酸化、电子传递和光合磷酸化3、碳同化、碳同化一、光反应和暗反应一、光反应和暗反应 光合作用过程相当复杂，光合作用靠光发动，光合作用过程相当复杂，光合作用靠光发动，但并非全过程都需要光。根据需光与否，可将光合但并非全过程都需要光。根据需光与否，可将光合作用过程分为作用过程分为光反应光反应和和暗反应暗反应。二、原初反应二、原初反应 为光合作用最初的反应，它包括对光能的吸收、为光合作用最初的反应，它包括对光能的吸收、传递以及将光能转换为电能的过程，即从叶绿素分传递以及将光能转换为电能的过程，即从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程。子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程。光合单位光合单位=聚光色素系统聚光色素系统+反应中心反应中心第三节第三节 光合作用过程光合作用过程():光的吸收光的吸收第三节第三节 光合作用过程光合作用过程():光的吸收光的吸收二、原初反应二、原初反应1）聚光色素：）聚光色素：为大多数色素分子，只吸收为大多数色素分子，只吸收光能，不引起光化学反应，仅光能，不引起光化学反应，仅把吸收的光能传到反应中心色把吸收的光能传到反应中心色素，又叫做素，又叫做天线色素天线色素。2）反应中心：）反应中心：将光能转变为化学能的膜蛋将光能转变为化学能的膜蛋白复合体。由特殊叶绿素白复合体。由特殊叶绿素a对、对、脱镁叶绿素和醌等电子受体分脱镁叶绿素和醌等电子受体分子组成。既能吸光，又能在吸子组成。既能吸光，又能在吸光后被激发，释放一个高能电光后被激发，释放一个高能电子，并发生光化学反应（氧化子，并发生光化学反应（氧化还原反应）。还原反应）。原初反应的基本过程原初反应的基本过程DPA DP*A DP+A-D+PA-为光系统或反应中心为光系统或反应中心 Acceptor Acceptor（原初电子受体）原初电子受体）Pigment Pigment（作用中心色素）作用中心色素）DonorDonor（原初电子供体）原初电子供体）D DP PA A一、光系统（一、光系统（PS和和PS）PS：作用中心色素为作用中心色素为P700，颗粒较小，直径为颗粒较小，直径为11nm，主要分布在，主要分布在类囊体膜的非垛叠部分。类囊体膜的非垛叠部分。PS：作用中心色素为作