第七章 光合作用.ppt
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1、第七章 植物的光合作用,第一节 光合作用的概念及其意义 第二节 叶绿体及其色素 第三节 光合作用过程():光的吸收 光合作用过程():电子传递与光合磷酸化 光合作用过程():碳同化 光呼吸 第四节 有机物的运输与分配 第五节 影响光合作用的因素 第六节 光合作用与作物生产,教学目标: 理解光合作用的概念及其意义、光合作用的过程、同化产物的运输及分配 掌握叶绿体及其色素、影响光合作用的因素、提高作物光能利用率的措施。 技能目标: 熟练操作叶绿体色素的提取、分离技术,正确区分不同的光合色素,能观察色素的光学现象,光合作用概图,1771年英国化学家J.Priestley发现植物可净化空气,他实际上发
2、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; 1782年瑞士科学家J.Sennebier发现CO2可以促进植物在光下产生“纯净“空气; 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;,光合作用发现简史,光合作用的总反应式为 光能 CO2+H2O-(CH2O)+O2 绿色植物,第一节光合作用的概念及其意义,第一节光合作用的概念及其意义,二氧化碳,供生命活动需要,供生命呼吸,生物体构成,A)合成有机物: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来源,是生命的存在和繁荣、发展的源泉
3、。 B)能量的转换和贮存:把光能转变为化学能;存储太阳能 C)释放氧气、净化空气:环境保护作用;光合作用的过程就是吸收CO2释放O2的过程。,第一节光合作用的概念及其意义,第二节 叶绿体和光合色素,一、叶绿体的结构和成分 1.1 叶绿体的外部形态 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中。,1.2 叶绿体的结构 A)被膜:有外膜和内膜两层,内膜具选择透性。 B)基粒:由类囊体垛叠而成的。光能的吸收、传递、转换场所。 C)间质: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。,二、光合色素的化学特性 (一) 光合色素的种类 光合色素:指植物体
4、内含有的具有吸收光能并将其用于光合作用的色素。 1) 叶绿素:主要有叶绿素a(呈蓝绿色)和叶绿 素b(呈黄绿色) 2) 类胡萝卜素:主要有胡萝卜素(多为-型, 呈橙黄色)和叶黄素(黄色) 3)藻胆素: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。,第二节 叶绿体和光合色素,(三) 光合色素的分布 1、叶片中的分布 正常叶片中: 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,第二节 叶绿体和光合色素,(三) 光合色素的分布 2、叶绿体中的分布 光合色素都包埋在类囊体膜中,以非共价键与蛋白质结合
5、在一起。各色素分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。,第二节 叶绿体和光合色素,三、 光合色素的光学性质 物质波谱及太阳光的光谱 光质:一定波长的光,用nm表示;光强:光照的强度,用lx表示.,第二节 叶绿体和光合色素,三、 光合色素的光学性质 (一)吸收光谱 叶绿体色素对各种不同的光有不同程度吸收,在光谱出现暗带,就得到了此色素的吸收光谱。 (1) 叶绿素:吸收红光(640-660nm)和蓝光(430-450nm)。 叶绿素a与叶绿素b的区别在于: 叶绿素a在红光区域吸收带宽,在蓝光区域吸收带窄; 叶绿素b在红光区域吸收带窄,在蓝光区域吸收带宽。 (2)类胡萝卜素 吸
6、收蓝紫光(400-500nm)。 (3)藻胆素 藻蓝素 吸收橙红色光 藻红素 吸收绿光和黄光,第二节 叶绿体和光合色素,光合色素,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、 光合色素的光学性质 (二)荧光现象和磷光现象 2)荧光现象 叶绿素溶液在透射光下呈绿色,在反射光下呈暗红色的现象(叶绿素a为血红光,叶绿素b为棕红光)。 3)磷光现象 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。,第
7、二节 叶绿体和光合色素,四、 叶绿素的形成 (一) 叶绿素生物合成过程 要点: A)起始物: 谷氨酸 B)需光:原叶绿素酯a只有在光下才能转变为叶绿素酯a C)叶绿素b:由叶绿素a氧化而来,第二节 叶绿体和光合色素,2.4 叶绿素的形成 1. 植物的叶色 正常叶(绿色):叶绿素:类胡萝卜素=3:1 叶绿素a:叶绿素b=3:1 黄叶:叶绿素含量少(或分解),类胡萝卜素含量高。 红叶:体内积累的糖分形成花色素苷(红色)。,第二节 叶绿体和光合色素,2 影响叶绿素生物合成的因素之一光 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 黄化现象,第二节 叶绿体和光合色素
8、,2 影响叶绿素生物合成的因素之二温度 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26-30,其下限是2-4,上限是40。,第二节 叶绿体和光合色素,2 影响叶绿素生物合成的因素三矿质元素 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矿质营养。,第二节 叶绿体和光合色素,2 影响叶绿素生物合成的因素之四水分 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。,第二节 叶绿体和光合色素,第三节 光合作用过程():光的吸收,光合作用过程: 1、光能的吸收、传递和转换 2、电
9、子传递和光合磷酸化 3、碳同化 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,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光反应和暗反应。,二、原初反应 为光合作用最初的反应,它包括对光能的吸收、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。 光合单位=聚光色素系统+反应中心,第三节 光合作用过程():光的吸收,第三节 光合作用过程():光的吸收,二、原初反应 1)聚光色素: 为大多数色素分子,只吸收光能,不引起光化学反应,仅把吸收的光能传到反应中心色素,又叫做天线色素。 2)反应中心: 将光能转变为化学能的膜蛋白复合体。由特
10、殊叶绿素a对、脱镁叶绿素和醌等电子受体分子组成。既能吸光,又能在吸光后被激发,释放一个高能电子,并发生光化学反应(氧化还原反应)。,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 Acceptor (原初电子受体) Pigment (作用中心色素) Donor(原初电子供体),DPA,一、光系统(PS和PS) PS:作用中心色素为P700,颗粒较小,直径为11nm,主要分布在类囊体膜的非垛叠部分。 PS:作用中心色素为P680,颗粒较大,直径为17.5nm,主要分布在类囊体膜的垛叠部分。,第三节 光合作用过程():电子传递与光合磷酸化,二、光合电子传递及其功能
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