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植物生理学：第四章植物的光合作用.doc

花匠小妙招
2024-11-17 18:47

植物的光合作用按照碳素营养的方式，植物可分为：异养植物自养植物植物的碳素同化作用包括：细菌光合作用绿色植物光合作用化能合成作用第一节光合作用的概念及意义光合作用通常是指绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。 1. 光能 → 化学能 2. CO2 → CH2O 3. H2O → O2 意义： 1 光合作用是把无机物变为有机物的重要途径。 CO2—7×1011t/year(有机物5×1011t/year)—“绿色工厂”。 2 光合作用是一个巨大的能量转换过程。 3×1021J/year。 3 光合作用能维持大气中O2和CO2的相对平衡。温室效应温室气体——CO2及甲烷。植物的叶色会呈现哪些变化？ “停车坐爱枫林晚, 霜叶红于二月花” 蕴含着怎样的植物生理学原理第二节叶绿体及叶绿体色素一、叶绿体的结构被膜：双层，选择性通透基质（间质）：不定型凝胶状，含丰富的酶、核酸、核糖体、淀粉粒类囊体：由膜构成的囊状结构 1.基粒类囊体 (基粒片层) 2.基质类囊体 (基质片层) 所有的光合色素均位于类囊体膜上。每个类囊体的膜围成一个腔，腔内充满水和盐类。二、叶绿体色素 1. 叶绿体色素种类叶绿素: Chl a, b, c, d类胡萝卜素: 胡萝卜素和叶黄素藻胆素：藻类光合色素所有的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中 2.叶绿体色素的化学特性 1）卟啉环头部：4个吡咯环，其中心1个Mg与4个环上的N配位结合。带电，是发生e跃迁和氧化还原反应的位置。呈极性，亲水，与类囊体膜上的蛋白结合 2）双羧酸尾部： 1个羧基在副环(V)上的以酯键与甲基结合－－甲基酯化;另一个羧基（丙酸）在IV环上与植醇（叶绿醇）结合－－植醇基酯化。非极性，亲脂，插入类囊体的疏水区，起定位作用1. Chl a:-CH32. Chl b:-CH3 -CHO a.不溶于水，溶于有机溶剂（乙醇、丙酮、石油醚），干叶必须用含水的有机溶剂抽提。类胡萝卜素：（1）8个异戊二烯单位形成的四萜（2）两头对称排列紫罗兰酮环（3）不饱和C、H结构，疏水、亲脂类胡萝卜素都不溶于水，而溶于有机溶剂。胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈鲜黄色。四萜化合物——共轭双键体系——吸收和传递光能。 3. 叶绿体色素的光学特性叶绿素（1）吸收光谱强吸收区: 640-660nm(红) 430-450nm(蓝紫); 不吸收区: 500-600nm (呈绿）在红光区Chla 的吸收峰波长长于Chlb 的吸收峰波长，在蓝紫光区Chla 的吸收峰波长短于叶绿素b的吸收峰波长。类胡萝卜素强吸收区: 420-480 (蓝紫); 不吸收区：500以上（呈黄色或棕色）类胡萝卜素除吸收和传递光能以外，还可稳定质体中的叶绿素分子，防止其自身氧化或被阳光破坏。（2）荧光现象和磷光现象光能的吸收和释放光兼具波和粒子的双重性质： E= hγ= hC/λ (h: 普朗克常数，6.626×10-34 Js)光子的能量与频率成正比，与波长成反比 Chl*释放能量的方式：★ 处于第二单线态的Chl*以热的形式释放部分能量；★ 处于第一单线态的Chl*以3种形式释放能量。激发态分子自发地衰减回到基态所发出的光为荧光； Chl发出的荧光为暗红色： Chl*能量的一小部分消耗于分子内部振动上，辐射出的光能弱于红光的能量，故其荧光的波长略大于红光的波长(10nm),呈暗红色。叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色(叶绿素a为血红色，叶绿素b为棕红色)的现象称为荧光现象。荧光的寿命很短，约为10-9s。光照停止，荧光也随之消失。在进行光合作用的叶片很少发出荧光。叶绿素还会发出红色磷光，磷光的寿命为10-2～103秒，强度仅为荧光的1%。 4. 叶绿素的合成谷氨酸或α-酮戊二酸→δ-氨基酮戊酸(ALA) → 2ALA →胆色素原（PBG) → 4PBG →尿卟啉原Ⅲ →粪卟啉原Ⅲ →有氧原卟啉Ⅸ → Mg-原卟啉(原卟啉Ⅸ与Fe结合，则可合成亚铁血红素) →原叶绿素酸酯→经光照还原为叶绿酸酯→叶绿素a →叶绿素b。影响叶绿素形成的因素 (1)光照原叶绿素酸酯→叶绿素酸酯需光，缺光黄化。 (2)温度约2-40℃，最适为30℃。喜温植物10℃。秋天黄叶，夏天蔬菜容易变黄等。 (3)矿质营养缺N