植物光合作用

1.光合作用是光合细胞捕获光能(太阳能)并将其转变为化学能的过程，即绿色植物或光合细菌，通过它们的光合色素，利用太阳光能，同化二氧化碳和水，生成糖类等有机化合物，同时释放氧气的过程。光合作用概念：绿色植物利用光能把CO?和水合成有机物，同时释放氧气的过程。CO2+H^O光绿色植物(CH2O)+O2(1)CO2+2H2O*光绿色植物(CH2O)+O2*+H2O(2)光合细菌利用光能，以某些无机物或有机物作供氢体，把CO2合成有机物的过程。CO2+2H2S光光合硫细菌(CH2O)+2S+H2O (3)比较绿色植物和光合细菌的光合方程式，得出光合作用的通式CO2+2H2A光光养生物(CH2O)+2A+H2O⑷H2A代表一种还原剂，可以是H2O、H2S、有机酸等。2光合作用的意义把无机物变为有机物：约合成5千亿吨/年有机物“绿色工厂”，吸收2千亿吨/年碳素(6400t/s)把太阳能转变为可贮存的化学能：将3.2X1021J/y的日光能转化为化学能维持大气中02和CO2的相对平衡：释放出5.35千亿吨氧气/年“环保夭使3光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径4光合作用的意义：1）为一切生物生命活动的进行提供所必需的营养物质;2） 为一切生物生命活动的进行提供所必需的能量；3） 维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢4光合作用的场所——叶绿体（PPT18）5光合作用的基本公式：6H2O+6CO2-（CH2O）6+6O2部位:植物的绿色部分原料:水和二氧化碳产物:糖类和氧气能源:足够强的可见光6叶绿体的分离PPT207叶绿体的发育、形态及分布，运动发育：高等植物的叶绿体由前质体发育而来。当茎端分生组织形成叶原基时，前质体的双层膜中的内膜在若干处内折并伸入基质扩展增大，在光照下逐渐排列成片，并脱离内膜形成类囊体，同时合成叶绿素，使前质体发育成叶绿体。形态：高等植物的叶绿体大多呈扁平椭圆形，每个细胞中叶绿体的大小与数目依植物种类、组织类型以及发育阶段而异。一个叶肉细胞中约有20至数百个叶绿体，其长3~6pm，厚2~3pm。分布：叶肉细胞中的叶绿体较多分布在与空气接触的质膜旁，在与非绿色细胞（如表皮细胞和维管束细胞）相邻处，通常见不到叶绿体。这样的分布有利于叶绿体同外界进行气体交换。运动：随原生质环流运动。随光照的方向和强度而运动。在弱光下，叶绿体以扁平的一面向光；在强光下，叶绿体的扁平面与光照方向平行。8叶绿体的基本结构：被膜，基质，类囊体叶绿体被膜1＞由两层单位膜组成，两膜间距5〜10nm。被膜上无叶绿素，2＞主要功能是控制物质的进出，维持光合作用的微环境。3＞膜对物质的透性受膜成分和结构的影响。膜中蛋白质含量高，物质透膜的受控程度大。4＞外膜磷脂和蛋白的比值是3.0(w/w)。密度小(1.08g/ml)，非选择性膜。分子量小于10000的物质如蔗糖、核酸、无机盐等能自由通过。5＞内膜磷脂和蛋白的比值是0.8(w/w)密度大(1.13g/ml),选择透性膜。CO2、02、H2O可自由通过；Pi、磷酸丙糖、双羧酸、甘氨酸等需经膜上的运转器才能通过；蔗糖、C5、C7糖的二磷酸酯、NADP+、PPi等物质则不能通过。基质及内含物基质：被膜以内的基础物质。以水为主体，内含多种离子、低分子有机物，以及多种可溶性蛋白质等。基质中能进行多种多样复杂的生化反应基质是淀粉和脂类等物的贮藏库类囊体由单层膜围起的扁平小囊。膜厚度5〜7nm，囊腔空间为10nm左右，片层伸展的方向为叶绿体的长轴方向类囊体分为二类：基质类囊体又称基质片层，伸展在基质中彼此不重叠；基粒类囊体或称基粒片层，可自身或与基质类囊体重叠，组成基粒。堆叠区片层与片层互相接触的部分，非堆叠区片层与片层非互相接触的部分。类囊体片层堆叠的生理意义1＞膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密集,更有效地收集光能。2＞膜系统常是酶排列的支架，膜的堆叠易构成代谢的连接带，使代谢高效地进行。9类囊体膜上的蛋白复合体蛋白复合体：由多种亚基、多种成分组成的复合体。主要有四类：即光系统I(PSI)、光系统II(PSII)、Cytb6/f复合体和ATP酶复合体(ATPase)。类囊体膜的蛋白质复合体参与了光能吸收、传递与转化、电子传递、出输送以及ATP合成等反应。由于光合作用的光反应是在类囊体膜上进行的，所以称类囊体膜为光合膜。10光合色素：在光合作用的反应中吸收光能的色素称为光合色素共同特点：分子内具有许多共轭双键，能捕获光能，捕获光能能在分子间传递。11光合色素的结构和性质叶绿素：使植物呈现绿色的色素。1＞高等植物：叶绿素a叶绿素b藻类：叶绿素c叶绿素d光合细菌：细菌叶绿素2＞叶绿素结构：含有由中心原子Mg连接四个毗咯环的卟林环结构和一个使分子具有疏性长的碳氢链。叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇(植醇)的“尾巴”3＞叶绿素的提取：研磨法，浸提法。叶绿素是一种酯，因此不溶于水。通常用含有少量水的有机溶剂如80%的丙酮，或者95%乙醇，或丙酮：乙醇：水=4.5：4.5：1的混合液来提取叶片中的叶绿素，用于测定叶绿素含量。之所以要用含有水的有机溶剂提取叶绿素，这是因为叶绿素与蛋白质结合牢，需要经过水解作用才能被提取出来。铜代叶绿素反应(可用醋酸铜处理来保存绿色标本)类胡萝卜素：是由8个异戊二烯形成的四萜，含有一系列的共轭双键，分子的两端各有一个不饱和的取代的环己烯，也即紫罗兰酮环，类胡萝卜素包括胡萝卜素(c40H56)和叶黄素(c40H56O2)两种。1＞胡萝卜素呈橙黄色，有a、&、Y三种同分异构体，其中以P-胡萝卜素在植物体内含量最多。P-胡萝卜素在动物体内经水解转变为维生素A。2＞叶黄素呈黄色，是由胡萝卜素衍生的醇类，也叫胡萝卜醇通常叶片中叶黄素与胡萝卜素的含量之比约为2:1。一般来说，叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约为3:1，所以正常的叶子总呈现绿色。秋天或在不良的环境中，叶片中的叶绿素较易降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。类胡萝卜素总是和叶绿素一起存在于高等植物的叶绿体中，此外也存在于果实、花冠、花粉、柱头等器官的有色体中。类胡萝卜素都不溶于水，而溶于有机溶剂。12光合色素的吸收光谱吸收光谱的观察方法；1） 分光仪将叶绿体色素放在分光仪的光孔前，观察其色带变化。2） 分光光度计观察叶绿体色素的吸收光谱3） 间接法借助其它相关实验进行判别叶绿素吸收光谱：有两个强吸收峰区。对橙光、黄光吸收较少，尤以对绿光的吸收最少。叶绿素a在红光区的吸收峰比叶绿素b的高，蓝紫光区的吸收峰则比叶绿素b的低。阳生植物叶片的叶绿素a/b比值约为3:1，阴生植物的叶绿素a/b比值约为2.3：1。类胡萝卜素和藻胆素的吸收光谱：类胡萝卜素吸收带在400〜500nm的蓝紫光区，基本不吸收黄光，从而呈现黄色。藻蓝素的吸收光谱最大值是在橙红光部分。藻红素则吸收光谱最大值是在绿光部分13影响叶绿素形成的条件1）光光是影响叶绿素形成的主要条件。从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需要光，而光过强，叶绿素又会受光氧化而破坏。黄化现象黑暗中生长的幼苗呈黄白色，遮光或埋在土中的茎叶也呈黄白色。这种因缺乏某些条件而影响叶绿素形成，使叶子发黄的现象，称为黄化现象。黑暗使植物黄化的原理常被应用于蔬菜生产中，如韭黄、软化药芹、白芦笋、豆芽菜、葱白、蒜白、大白菜等生产2） 温度叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受温度影响。叶绿素形成的最低温度约2°C，最适温度约30°C,最高温度约40°C。高温下叶绿素分解大于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄；相反，温度较低时，叶绿素解体慢，这也是低温保鲜的原因之一3） 营养元素叶绿素的形成