第9讲光合作用及光合色素

1、1 1、植物所需氮素的来源是？、植物所需氮素的来源是？2 2、氨的同化方式是？主要参与酶？、氨的同化方式是？主要参与酶？3 3、生物固氮、生物固氮4 4、合理施肥的指标、合理施肥的指标5 5、发挥肥效的措施、发挥肥效的措施6 6、缺素诊断的注意事项、缺素诊断的注意事项温故而知新温故而知新第一节第一节 光合作用的概念及意义光合作用的概念及意义1.什么是光合作用什么是光合作用？绿色植物吸收光能，同化二氧化碳和水，制造有机物并释放氧的过程。绿色植物吸收光能，同化二氧化碳和水，制造有机物并释放氧的过程。2.光合作用的重要意义：地球上最重要的化学反应光合作用的重要意义：地球上最重要的化学反应。（1）把无

2、机物变成有机物把无机物变成有机物； 每秒钟地球上同化碳素超过6000吨，约40%由浮游植物同化，60%由陆生植物同化。食物、化工原料、药材等。（2）蓄积太阳的能量蓄积太阳的能量； 每年固定7.11018kj，是地球上的主要能源。（3）维持大气中氧气和二氧化碳的平衡维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。 如果不释放氧气，地球上的氧3000年就会用完，同时形成臭氧，防紫外辐射。第第四四章章 光合作用光合作用第二节第二节 叶绿体及叶绿体色素叶绿体及叶绿体色素绿色叶片是光合作用的主要器官，叶绿体是光合绿色叶片是光合作用的主要器官，叶绿体是光合作用的重要细胞器；作用的重要细胞器；离体叶绿体光合速率可达完整叶片

3、的离体叶绿体光合速率可达完整叶片的80-90%；证明：叶绿体是光合作用的完整单位。证明：叶绿体是光合作用的完整单位。一、叶绿体的结构和成分一、叶绿体的结构和成分目前采用细胞匀浆法和分级离心技术将各种细胞器分开目前采用细胞匀浆法和分级离心技术将各种细胞器分开进行分析。进行分析。（一）叶绿体的形态及结构（一）叶绿体的形态及结构 1.外观：扁平椭圆形，直径外观：扁平椭圆形，直径3-7um，厚，厚2-3um。一个细。一个细胞中含有胞中含有10100个叶绿体，有利于表面积的扩大，扩个叶绿体，有利于表面积的扩大，扩大吸收利用光能和二氧化碳。大吸收利用光能和二氧化碳。 2.结构：结构：被膜被膜两层选择透性膜

4、；两层选择透性膜；基质基质膜以内的膜以内的基础物质，高度流动性，含有酶等代谢活跃成分，并基础物质，高度流动性，含有酶等代谢活跃成分，并有淀粉粒和质体颗粒；有淀粉粒和质体颗粒；类囊体类囊体垛叠成基粒，又分垛叠成基粒，又分为基粒类囊体和基质类囊体，是光反应的场所。为基粒类囊体和基质类囊体，是光反应的场所。3、基粒是高等植物光合细胞特有的膜结构基粒是高等植物光合细胞特有的膜结构。4.类囊体垛叠的生理意义：类囊体垛叠的生理意义：（1）有效收集光能，加速光反应；）有效收集光能，加速光反应；（2）酶的有序排列，有利于代谢的顺利进行。）酶的有序排列，有利于代谢的顺利进行。（二）叶绿体的化学成分（二）叶绿体的

5、化学成分1.水分：约占鲜重的水分：约占鲜重的75-80% 2.蛋白质：叶绿体的结构基础，占干重的蛋白质：叶绿体的结构基础，占干重的30-50%，作为，作为酶催化各类反应。酶催化各类反应。3.脂类：膜成分，占干重的脂类：膜成分，占干重的20%左右左右4.色素：光合色素，占干重的色素：光合色素，占干重的8%5.其他：糖类、氨基酸、核酸和无机元素等。其他：糖类、氨基酸、核酸和无机元素等。 二、叶绿体色素二、叶绿体色素（一）（一）色素种类：色素种类：分为叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素分为叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。1.叶绿素叶绿素类类:在高等植物中主要含有叶绿素在高等植物中主要含有叶绿素a和叶绿素和叶绿素

6、b。（1）物理性质：）物理性质：溶解性溶解性：叶绿素：叶绿素a、b都不溶于水，但能溶于酒精、丙酮和都不溶于水，但能溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂；石油醚等有机溶剂；颜色颜色：叶绿素：叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色。呈黄绿色。（2）化学性质：）化学性质：亲水性和亲脂性。可置换保色。亲水性和亲脂性。可置换保色。 分子式：分子式：2.类胡萝卜素：类胡萝卜素：包括胡萝卜素和叶黄素。包括胡萝卜素和叶黄素。（1）物理性质）物理性质溶解性：不溶于水，但能溶于有机溶剂；溶解性：不溶于水，但能溶于有机溶剂；颜色：胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈黄色。颜色：胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈黄色。（2）结

7、构特征：不饱和碳氢化合物；）结构特征：不饱和碳氢化合物； 有三种同分异构体。有三种同分异构体。（3）功能）功能收集光能；收集光能；防护光照伤害叶绿素。防护光照伤害叶绿素。 3.藻胆素：藻胆素：红藻和蓝、绿藻类进行光合作用的主要色素。红藻和蓝、绿藻类进行光合作用的主要色素。分为藻红素和藻蓝素。分为藻红素和藻蓝素。常与藻类中的蛋白质结合为藻胆蛋白。结合紧密常与藻类中的蛋白质结合为藻胆蛋白。结合紧密只有用强酸煮沸才能分开。只有用强酸煮沸才能分开。（二）色素在叶绿体内的排列（二）色素在叶绿体内的排列 两种不同看法：两种不同看法： 1.叶绿体的片层是由含水蛋白质层和脂类层相间排列叶绿体的片层是由含水蛋白

8、质层和脂类层相间排列而成。色素头尾分别插入其中。而成。色素头尾分别插入其中。 2.叶绿体片层是脂类双层膜，球形蛋白镶嵌在脂类双叶绿体片层是脂类双层膜，球形蛋白镶嵌在脂类双层膜之内，直达膜的里外，叶绿素分子整个排列在蛋层膜之内，直达膜的里外，叶绿素分子整个排列在蛋白质中。白质中。（三）色素的光学特性（三）色素的光学特性1、 吸收光谱吸收光谱太阳光的连续光谱：太阳光的连续光谱：叶绿素的吸收光谱：叶绿素的吸收光谱：（1）有两个最强区：）有两个最强区：640nm-660nm的红光部分和的红光部分和430-450nm的蓝紫光部分；的蓝紫光部分；（2）对绿光吸收最少。）对绿光吸收最少。（3）叶绿素）叶绿素

9、a、b吸收光谱比较：吸收光谱比较： 叶绿素叶绿素a在红光部分吸收带宽些，在蓝紫光部分窄些，在红光部分吸收带宽些，在蓝紫光部分窄些，叶绿素叶绿素b相反；叶绿素相反；叶绿素a在红光部分吸收带偏向长波，在在红光部分吸收带偏向长波，在蓝紫光部分吸收带偏向短光波。蓝紫光部分吸收带偏向短光波。 （4）胡萝卜素与叶黄素的吸收光谱：最大吸收在蓝紫光部）胡萝卜素与叶黄素的吸收光谱：最大吸收在蓝紫光部分，不吸收红光分，不吸收红光（5）藻胆素的吸收光谱：主要吸收绿光、橙光）藻胆素的吸收光谱：主要吸收绿光、橙光2、荧光现象与磷光现象、荧光现象与磷光现象（1）荧光现象：叶绿素的乙醇溶液在透射光下呈绿色，）荧光现象：叶绿

10、素的乙醇溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色（叶绿素而在反射光下呈红色（叶绿素a为为 血红光，叶绿素血红光，叶绿素b为为棕红光）的现象。棕红光）的现象。（2）磷光现象：）磷光现象：（3）荧光磷光的寿命：荧光寿命很短为）荧光磷光的寿命：荧光寿命很短为10-810-9s； 磷光较长为磷光较长为10-2s。（4）叶绿素荧光现象和磷光现象的意义：）叶绿素荧光现象和磷光现象的意义： 思考：荧光与磷光有何区别？思考：荧光与磷光有何区别？四、叶绿素的形成四、叶绿素的形成（一）形成过程：（一）形成过程：第一阶段是合成无色的原叶绿素；第一阶段是合成无色的原叶绿素；第二阶段是无色的原叶绿素在光下被还原第二阶段

11、是无色的原叶绿素在光下被还原为绿色的叶绿素。为绿色的叶绿素。（二）影响叶绿素形成的因素：（二）影响叶绿素形成的因素：（1）光照：为其主要影响因素）光照：为其主要影响因素（2）温度：通过影响酶活力而影响；）温度：通过影响酶活力而影响；（3）矿质元素缺乏：主要是氮、镁、铁、锰、铜、锌）矿质元素缺乏：主要是氮、镁、铁、锰、铜、锌（4）几种现象：）几种现象： 黄化现象；黄化现象； 栽培过密，下部叶色发黄现象；栽培过密，下部叶色发黄现象； 早春寒潮过后水道秧苗变白现象早春寒潮过后水道秧苗变白现象; 夏季蔬菜容易变黄现象。夏季蔬菜容易变黄现象。 （三）植物的叶色（三）植物的叶色 1.叶色是植物叶子各种色素的综合表现。叶色是植物叶子各种色素的综合表现。 主要为叶绿素和类胡萝卜素两类色素的比例。主要为叶绿素和类胡萝卜素两类色素的比例。 2.正常叶片中主要色素的比例正常叶片中主要色素的比例叶绿素叶绿素