叶绿体和光合色素

《植物与植物生理》第四单元教学子单元3：光合作用微课件2叶绿体和光合色素汇报人：郭振升一、叶绿体的结构和成分

（一）叶绿体的形态结构高等植物的叶绿体一般呈扁平的椭圆形。每个叶肉细胞约有20-200个叶绿体。每个典型的叶绿体约有40－60个基粒，每个基粒约有10－100个类囊体。叶绿体由被膜、基质、类囊体（光合膜）等部分组成。

(二)叶绿体的化学组成

在叶绿体中：水分占75～80％，干物质占20～25％。在干物质中：蛋白质占干质30～50％（膜蛋白，核蛋白，酶蛋白等）

脂类占干质20～30％

色素占干质

8％

代谢产物占干质

10～20％

（碳水化合物、维生素等）无机盐占干质

1％

灰分占干质

10%左右（Fe、Cu、Zn、K、P、Ca、Mg等）

二、光合色素

高等植物的光合色素存在于叶绿体中类囊体膜上，分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。

（一）叶绿素

1.叶绿素的分子结构叶绿素a分子式为：

C55H72O5N4Mg；叶绿素b分子式为:C55H70O6N4Mg

2.叶绿素的理化性质（1）叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色。（2）不溶于水，溶于有机溶剂。（3）容易被光分解。（4）卟啉环中的镁可被H+或Cu2+所置换。（5）在光合中的作用：吸收和传递光能，少量叶绿素a转化光能。

叶绿素分子具有双亲媒性，“头部”具有亲水性，可以和蛋白质结合。“尾部”具有亲脂性，对叶绿素分子在类囊体片层上的固定起重要作用

卟啉环中的镁可被H+、Cu2+、Zn2+等离子取代。H+取代后的产物为去镁叶绿素，褐色；Cu2+、Zn2+等离子取代后的产物为铜代叶绿素、锌代叶绿素等，绿色。叶绿素是双羧酸的酯，其中一个羧基被甲醇所酯化，另一个被叶绿醇所酯化.叶绿素a与b的分子式很相似，不同之处是叶绿素a比b多两个氢少一个氧。两者结构上的差别仅在于叶绿素a的吡咯环上一个甲基(－CH3)被醛基(－CHO)所取代。

（二）类胡萝卜素

1.类胡萝卜素的结构含胡萝卜素和叶黄素，前者分子式为C40H56；后者分子式是C40H56O2，分子结构如图。β-胡萝卜素叶黄素

2.类胡萝卜素的性质（1）胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈黄色（2）不溶于水，易溶于有机溶剂。（3）在光合中的作用：可吸收和传递光能；还可保护叶绿素分子，使其在强光下不致被光氧化而破坏。（三）光合色素的光学特性光束通过三棱镜，可分成七色连续光谱。如果把叶绿体色素溶液放在光源和分光镜之间，即可看到光谱中有些波长的光线被吸收，光谱上出现暗带，这就是叶绿体色素的吸收光谱(aboorptionspectra)。1.叶绿素的吸收光谱

叶绿素a和b的吸收光谱主要在蓝紫光区（430-450nm

）和红光区（640-660nm）,它们都不吸收绿光，所以叶片主要为绿色。

2.类胡萝卜素的吸收光谱类胡萝卜素仅吸收蓝紫光（400-500nm），基本不吸收红、橙、黄光，故呈现橙黄色或黄色。

3.荧光现象叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象称为荧光现象。

4.磷光现象叶绿素溶液停止光照后，仍能在一定的时间放出极微弱红光的现象，称为磷光现象。

（四）叶色

叶片中的色素比例：叶绿素/类胡萝卜素=3：1；在叶绿素中：叶a/叶b=3：1，在类胡萝卜素中：叶黄素/胡萝卜素=2：1。由于叶中叶绿素含量多，所以叶片呈绿色。但当叶片衰老或秋天时，叶绿素合成减少，分解加快，而类胡萝卜素较稳定，故叶片呈黄色。某些植物叶片（银杏、枫树等）呈红色，是由于叶片积累糖，而转化为花青素的原因。一般阳生植物叶片的叶绿素a/b比值约为3∶1，而阴生植物的叶绿素a/b比值约为2.3