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第三章 植物的光合作用

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植物生理学第三章植物的光合作用

植物生理学第三章植物的光合作用
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光合作用的过程
光能
H2O
光解 吸收
色素分子
O2 [H] 酶
供能
2C3
还
固
CO2
多种酶 定 C5
酶
ATP
酶
原
（CH2O）
ADP+Pi
光反应阶段
暗反应阶段
水的光解：H2O 光解 2[H]+1/2 O2
酶
CO2的固定: CO2+C5 2C3
光合磷酸化：ADP+Pi＋能量 酶
ATP
C3化合物还原：2 C3
光系统（PSII）
PSII的颗粒大，直径约17.5 nm，主要分布在类囊体膜的叠合部分。
➢ 晶体结构中的PSII为一个二聚体，二聚体的两个 单体呈准二次旋转对称。PSII单体具有36个跨膜α螺旋，其中D1和D2各5个，CP43和CP47各6个， Cytb559的α亚基和β亚基各自形成一个跨膜α-螺旋。 D1和D2蛋白与Cytb559的α和β亚基一起组成PSII 反应中心，是进行原初电荷分离和电子传递反应 的机构，CP47和CP43的主要功能是接受LHCII的 激发能量并传递到反应中心。
是否需光 需光 不一定，但受光促进 不一定，但受光促进
不同层次和时间上的光合作用
第二节 原初反应
➢ 原初反应 是指从光合色素分子被光激发，到引起 第一个光化学反应为止的过程。 ➢ 它包括： 光物理－光能的吸收、传递
光化学－有电子得失
原初反应特点 1) 速度非常快，10－12s∽10－9s内完成； 2) 与温度无关，(77K，液氮温度)(2K，液氦温度)； 3) 量子效率接近1
表1 光合作用中各种能量转变情况
•
能量转变 光能 电能 活跃的化学能 稳定的化学能

植物生理学习题大全——第3章植物的光合作用

植物生理学习题大全——第3章植物的光合作用

植物⽣理学习题⼤全——第3章植物的光合作⽤第三章光合作⽤⼀. 名词解释光合作⽤(photosynthesis)：绿⾊植物吸收阳光的能量，同化⼆氧化碳和⽔，制造有机物质并释放氧⽓的过程。

光合⾊素(photosynthetic pigment)：植物体内含有的具有吸收光能并将其光合作⽤的⾊素，包括叶绿素、类胡萝⼘素、藻胆素等。

吸收光谱(absorption spectrum)：反映某种物质吸收光波的光谱。

荧光现象(fluorescence phenomenon)：叶绿素溶液在透射光下呈绿⾊，在反射光下呈红⾊，这种现象称为荧光现象。

磷光现象(phosphorescence phenomenon)：当去掉光源后，叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光，它是由三线态回到基态时所产⽣的光。

这种发光现象称为磷光现象。

光合作⽤单位(photosynthetic unit)：结合在类囊体膜上，能进⾏光合作⽤的最⼩结构单位。

作⽤中⼼⾊素(reaction center pigment)：指具有光化学活性的少数特殊状态的叶绿素a分⼦。

聚光⾊素(light harvesting pigment )：指没有光化学活性，只能吸收光能并将其传递给作⽤中⼼⾊素的⾊素分⼦。

原初反应(primary reaction)：包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变，即由光所引起的氧化还原过程。

光反应(light reactio)：光合作⽤中需要光的反应过程，是⼀系列光化学反应过程，包括⽔的光解、电⼦传递及同化⼒的形成。

暗反应(dark reaction)：指光合作⽤中不需要光的反应过程，是⼀系列酶促反应过程，包括CO2的固定、还原及碳⽔化合物的形成。

光系统(photosystem，PS)：由不同的中⼼⾊素和⼀些天线⾊素、电⼦供体和电⼦受体组成的蛋⽩⾊素复合体，其中PS Ⅰ的中⼼⾊素为叶绿素a P700，PS Ⅱ的中⼼⾊素为叶绿素a P680。

第三章 植物的光合作用u

第三章 植物的光合作用u

比例：叶绿素a与b的比例是3∶1但不是恒定的。 化学式：
化学组成 ：叶绿素是复杂的有机化合物，是二羧酸
酯类物质（叶绿素酯）一个羧基为甲醇酯化，一个羧 基为叶绿醇酯化。
化学式： 叶a结构特征
（1）理化性质： a、溶解性：叶绿素a、b都不溶于水，但能 溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂；
B、皂化反应：与碱能发生皂化反应生成叶 绿素盐溶于水。 C、发生取代反应：能被H+、Cu+2取代反 应生成去镁叶绿素和铜代叶绿素。

参P60图3-2
3）基粒：光合色素集中之地，光能转变为化学能的 场，由闭合囊状体组成，称类囊体。 4）类囊体：构成叶绿体的片层系统中闭合囊状物， 内为水溶液。 基粒类囊体： 间质类囊体： 不同植物或同一植物的不同部位的叶绿体内的基 粒类囊体数目不同。 凡光合细胞都有类囊体。 5）嗜锇滴：叶绿体间质中的容易与锇酸结合的颗粒。 其主要成分为亲酯性醌类物质。生理功能是贮藏脂 类物质。
（3）矿质元素缺乏：主要是氮、镁、铁、锰、铜、
锌；
5.几种现象：

黄化现象（etiolation）：早春寒潮过后水道秧苗 变白现象
6.叶绿素的开发利用：牙膏、美容、药用等
本节课结束
复习上节课内容：
1、叶绿素分子的结构有什么特征？ 2、叶绿素分子的有哪些理化性质？ 3、叶绿素对光谱的吸收有什么特征？ 4、什么是荧光现象与磷光现象？ 5、为什么树叶一般都为绿色？为什么叶片衰老 时会呈黄色？
（2）反应中心（reaction centre pigment）：
将光能转化为化学能的膜复合蛋白，其中包含
少数特殊状态的具有光化学活性的叶绿素a分
子、脱镁叶绿素和醌等电子受体分子。

植物的光合作用

植物的光合作用

第二单线态
第一单线态
(10-8-10-9 s) 10-2 S
（第一三单线态）
10-2 s
Figure. 3-8
荧光与磷光：
三、叶绿素的生物合成及与环境的关系

1）、叶绿素的生物合成
5－氨基酮戊
谷氨酸（α酮戊二酸） 酸（ALA）
２ 个
胆色素原 ４个 阶段I
-4NH3
尿卟啉 原III
-4CO2
厌氧环境
第四节 光合作用的机制

近年来的研究表明，光反应的过程并不都需要光，而暗反应 过程中的一些关键酶活性也受光的调节。
整个光合作用可大致分为三个步骤：

① 原初反应；包括光能的吸收、传递和转换过程（即光化 学反应）。

② 电子传递和光合磷酸化；将电能转变为活跃的化学能过
程。 ③ 碳同化过程；将活跃的化学能转变为稳定的化学能。 第一、二两个步骤基本属于光反应，第三个步骤属于暗反应。
粪卟啉原III
在有氧条件下，粪卟啉原III再脱羧、脱氢、氧化形
成原卟啉 Ⅸ。
阶段II
Fe Mg
亚铁血红素 Mg- 原卟啉 Ⅸ
一个羧基被 甲基酯化
叶绿醇 叶绿素a 被红光还原 叶绿酸酯a 原叶绿酸酯
谷氨酸或 酮戊二酸
δ－氨基酮酸 （ALA）
胆色素原
原卟啉 IX
叶绿酸酯a
原叶绿酸酯
叶绿素b
Figure 3-9
２、电镜下： 被膜（envelope membrane) 外膜
内膜
有控制代谢物质进出叶绿体的功能
基质（stroma) 成分：可溶性蛋白质和其他代谢活性物 质，有固定CO2能力。 嗜锇滴：在基质中有一类易与锇酸结合的颗粒较嗜锇 滴—脂类滴，其主要成分是亲脂性的醌类物质。功能： 脂类仓库。 类囊体 (thylakoid) 由许多片层组成的片层系统，每个 片层是由自身闭合的薄片组成，呈压扁了的包囊装，称 类囊体。

中国科学院大学植物生理学课件：第三章 植物的光合作用

中国科学院大学植物生理学课件：第三章 植物的光合作用

类胡萝卜素
• 类胡萝卜素(carotenoid)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(图)，它们不溶于水而溶于有机溶剂。 类胡萝卜素包括胡萝卜素(carotene,C40H56O2) 和叶黄素(xanthophyll, C40H56O2)。前者呈橙 黄色，后者呈黄色。胡萝卜素是不饱和的碳氢 化合物，有α、β、γ三种同分异构体，其中 以β 胡萝卜素在植物体内含量最多
绿色植物在吸收CO2的同时每年释放O2量约 5.35×1011吨，使大气中Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能维持在21％左右
• 光合作用每年向大气中释放5.53×1011吨O2是地球上氧气的来 源，由于大气中O2的存在，其它需氧生物才能够在地球上产生， 进化和发展。（其它需O2生物产生后，光合作用又担负了维持 大气中O2和CO2相对平衡的任务。） • 目前，由于人类活动大量释放CO2，以及绿色植被减少，大气中 O2和CO2的平衡正在被打破。据记载: 1900年 300ppm
Wood Fibers Stored Carbohydrates Amino Acids Clothing Shelter Food
2．将光能转变成化学能
• 绿色植物在把CO2转化为有机物的过程中， 把光能转化为化学能，贮存在有机物中， 是人类和其它异养生物生命活动最终的 能量来源，也为人类提供了其它能量。 我们现在燃烧的植物材料，是现在光合 作用的结果，燃烧的石油、天然气、煤 是远古时代光合作用的结果。（1.65亿 亿吨水升高1℃度，1.65×1014卡）
叶绿素分子含有一个卟啉环（porphyrin ring）的“头部”和一个叶绿醇(植醇， phytol)的“尾巴”。卟啉环由四个吡咯环 与四个甲烯基(－CH＝)连接而成，它是各 种叶绿素的共同基本结构。卟啉环的中央 络合着一个镁原子，镁偏向带正电荷，而 与其相联的氮原子则带负电荷，因而“头 部”有极性，是亲水的。另外还有一个含 羰基的同素环（含相同元素的环），其上 一个羧基以酯键与甲醇相结合 叶绿素a与b的分子式很相似，不同之处是叶绿素a比b

第三章植物的光合作用

第三章植物的光合作用

第三章植物的光合作用一、名词解释1. 光合作用2. 荧光现象3. 原初反应4. 同化力5. Hill 反应6. 红降现象7. 爱默生效应8. PQ 穿梭9. 聚光（天线）色素10. 光合磷酸化11. C3植物12. C4植物13. 光呼吸14. 温室效应15. 光饱和点16. 光补偿点17. 代谢源18. 代谢库二、填空题1. 根据功能的不同叶绿体色素可以分为 ______________ 和 _____________ 两大类。

2. 叶绿素从第一单线态回到基态所放出的光称为 _________ ，从第一三线态回到基态所放出的光称为 ________ 。

3.C3植物、C4植物和CAM 植物所共有的CO2受体是 ___________ 。

4.PSI 为 ______ 波光反应，其主要特征是 ______ 。

5. 维持植物正常的生长所需的最低日照强度应 ______ 于光补偿点。

6. 叶绿体色素吸收光能后，其光能主要以_____ 方式在色素分子之间传递。

在传递过程中，其波长逐渐_____ ，能量逐渐 _____。

7. 植物体内的有机物是通过 ______ 进行长距离运输的，其中含量最高的有机物是______ 。

8.______ 现象和 ______ 证明了光合作用可能包括两个光系统。

9.PSII ______ 波光反应，其主要特征是 ______ 。

10. 影响韧皮部运输的主要环境因素是_____ 和_____ （举主要 2 种）。

11.CAM 植物，夜间其液泡的 pH_____ ，这是由于积累了大量 _____引起的。

12.PSI 中，电子的原初供体是_____ ，电子原初受体是_____ 。

13. 在光合链中，电子的最终供体是_____ ，电子最终受体是_____ 。

14. 光合链上的 PC ，中文叫_____ ，它是通过元素_____ 的变价来传递电子的。

15. 筛管汁液中，阳离子以_____ 最多，阴离子以_____ 为主。

《植物的光合作用》PPT课件

1864 Julius Sachs
整理课件
15
观察在照光的叶绿体中淀粉粒会增长 光合作用的另一个产物是有机物
光能
CO2+H2O 绿色植物 （CH2O）+O2 细菌的光合作用
十九世纪的三十年代 C B Van Niel
某些细菌 醋酸 琥珀酸 H2S
CO2+2H2S
（CH2O）+H2O+2S
比较 植物释放的氧来自水，而不是二氧化碳
叶绿醇 是叶绿素分子的亲脂部分,是长链 亲脂“尾巴”,伸入类囊体内
“头部”是金属卟啉环,Mg偏正电荷,N原 子偏带负电荷,呈极性,具亲水性(可和蛋白质结 合),排列在类囊体脂类的表面.
整理课件
22
㈡叶绿素的化学性质 ⑴不溶于水 而溶于有机溶剂
用水配85%丙酮提取叶绿素
⑵皂化作用
C32H30ON4Mg COOCH3 +2KOH
h 普朗克常数 1.58×10-34卡.秒
c 光速 3×1010㎝/秒
COOC20H39 C32H30ON4Mg COOK
+CH3OH
+C20H39OH
COOK
皂化叶绿素 叶醇 整理课件
甲醇
23
⑶形成去镁叶绿素
phMg+2H+ 褐色
H
Ph
+Mg++
H
H
ph H + Cu++(Zn++)
绿色
phCu(Zn)+2H+
整理课件
24
三,叶绿素的光学性质 ⑴吸收光谱
波长在600-660nm的红光 波长在430-450nm蓝紫光 绿光吸收最少

七年级(初一)生物 生物 第3章植物的光合作用

第三节光合作用过程（Ⅰ）：光的吸收
一、光反应和碳反应
光合作用的过程可分为3大步骤：1）原初反应（光能的吸收、传递和转换过程）；2）电子传递和光合磷酸化（电能转化为活跃的化学能过程）；3）碳同化（活跃的化学能转变为稳定的化学能过程）。第一、二个大步骤基本属于光反应，第三个大步骤属于暗反应（表3-2）。
2．C4途径的类型
根据运入维管束鞘细胞的C4化合物和脱羧反应的不同，C4途径有3种类型（表3-3，图3-18）。
3．C4植物的光合特征
C4植物比C3植物具有较强的光合作用，其原因可从结构和生理两方面来探讨。
①结构与功能是有密切关系的，是统一的。C4植物叶片有“花环型”结构。
②在生理上，
C4植物的叶肉细胞中的PEPC对底物HCO3－的亲和力极高（是Rubisco60倍）；极低的CO2供应就可满足它的需要。
②已从叶绿体分离出两个光系统，每一个光系统具有特殊的色素复合体及一些物质。光系统I（简称PSI）的颗粒较小，直径约11nm，主要分布在类囊体膜的非叠合部分；光系统Ⅱ（简称PSⅡ）的颗粒较大，直径约17.5nm,主要分布在类囊体膜的叠合部。光合作用的光化学反应就在.这两个光系统中进行。
二、电子传递体及其功能
C4植物由于有“CO2泵”浓缩CO2的机制，降低了光呼吸；提高了BSC的CO2浓度,抑制了RuBisco氧化反应，降低了光呼吸;光呼吸酶主要分布在BSC细胞，即便是有CO2放出，也易被PEPC再固定。
第二节叶绿体及光合作用色素(chloroplastandchloroplastpigments) )
叶片是进行光合作用的主要器官，而叶绿体是进行光合作用的主要细胞器。
一、叶绿体的结构和成分
（一）叶绿体的结构(Struture ofchloroplast)

第三章 植物的光合作用


2.意义 （1）将无机物转变成有机物 CO2 + 4H+ —— （CH2O） （2）随着物质的转变，将光能转变为化学能。
光能电能活跃的化学能稳定的化学能 hv eATP、NADPH CH2O
（3）释放氧，净化空气；并产生臭氧，滤去太 阳光中对生物有强烈破坏作用的紫外光。
第三章 植物的光合作用
430 nm波长的蓝光量子的能量为4.5710-19J
（二）吸收光谱（absorption spectrum） 太阳光到达地表面的波长大约是 300 nm —— 2600 nm 可见光的波长是 390 nm —— 770 nm 连续光谱： 光束通过三棱镜后可把白光分为七色 连续光谱。
吸收光谱：
第三、四、五节 光合作用过程
光合作用机制的研究
• 在研究外界条件影响时发现：弱光下增加光强能提高 光合速率，但当光强增加到一定值时，光合速率便不 再随光强的增加而提高；此时提高温度或CO2浓度才 能增强光合速率。由此推理，光合作用至少有两个步 骤：其一需要光，另一个则与温度相关。 希尔反应的发现和水氧化钟模型的提出。 藻类闪光实验：在光能相同时，一种用连续光照;另一 用闪光照射，中间间隔一暗期。发现后者的光合速率 比前者的要高。表明，光合作用不是任何步骤都需要 光。根据需光与否，将光合作用分为两个反应—光反 应和暗反应。
（1）叶绿素a在红光区的吸收带偏向长光波方 向，而在兰紫光区则偏向短光波方向.
（2）叶绿素a在红光区的吸收带宽些，兰紫光 区窄些，叶绿素b与其相反.
2.类胡罗卜素的吸收光谱 1）吸收光谱 —— 兰紫光区 2）重要功能 —— 吸收光能并向叶绿素传递 ——可进行光保护 吸收兰紫光形成激发态的类胡罗卜素 热耗散返回基态淬灭激发态的叶绿素 避免吸收的多余能量对光合系统的伤害

第三章 植物的光合作用复习题及参考答案

第三章植物的光合作用复习题及参考答案作者: 来源:本站时间:2006-2-22第三章植物的光合作用复习题一、名词解释1、光反应与暗反应；2、C3途径与C4途径；3、光系统；4、反应中心；5、光合午休现象；6、原初反应；7、磷光现象；8、荧光现象；9、红降现象；10、量子效率；11、量子需要量；12、爱默生增益效应；13、PQ循环；14、光合色素；15、光合作用；16、光合作用单位；17、反应中心色素；18、聚光色素；19、激子传递；20、共振传递；21、解偶联剂；22、水氧化钟；23、希尔反应；24、光合磷酸化；25、光呼吸；26、光补偿点；27、CO2补偿点；28、光饱和点；29、光能利用率；30、光合速率；31、C3-C4中间植物；32、光合滞后期；33、叶面积系数；34、共质体与质外体；35、压力流动学说；36、细胞质泵动学说；37、代谢源与代谢库；38、比集转运速率（SMTR）；39、运输速率；40、溢泌现象；41、P-蛋白；42、有机物质装载；43、有机物质卸出；44、收缩蛋白学说；45、协同转移；46、磷酸运转器；47、界面扩散；48、可运库与非运库；49、转移细胞；50、出胞现象；51、生长中心；52、库－源单位；53、供应能力；54、竞争能力；55、运输能力。

二、缩写符号翻译1、Fe-S；2、Mal；3、OAA；4、BSC；5、CFl-Fo；6、NAR；7、PC；8、CAM；9、NADP＋；10、Fd；11、PEPCase；12、RuBPO；13、P680，P700；14、PQ；15、PEP；16、PGA；17、Pn；18、Pheo；19、PSP；20、Q；21、RuBP；22、RubisC(RuBPC)；23、Rubisco(RuBPCO)；24、LSP；25、LCP；26、DCMU；27、FNR；28、LHC；29、pmf；30、TP；31、PSI；32、PSII。

三、填空题1、光合作用是一种氧化还原反应，在该反应中，被还原，被氧化；光合作用的暗反应是在中进行的；光反应是在上进行的。

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C. 放氧反应必需的矿质

每个放氧复合体结合4个Mn2+，其中一部分在积累氧化当量 中起直接作用，其余作为结构因子。

Cl-和Ca2+可能在S3→S4→S0步骤中起作用，影响放氧。
D. 植物放氧的研究前景
模拟绿色植物、宇宙空间氧气来源
CO2 + 2H2O*
光能 绿色细胞
→
（CH2O） + O2* + H2O
（一）叶绿素的生物合成
叶绿素b由叶绿素a转变而来
（二）叶绿素的降解
叶绿素b→叶绿素a →脱植基叶绿素a →脱镁叶绿素a→ 卟啉环裂解→水溶性无色产物→液泡
（三）植物的叶色
1.叶色是植物叶子各种色素的综合表现。但主
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
叶绿素/类胡萝卜素约为：3：1 叶绿素a/叶绿素b约为：3：1 叶黄素/胡萝卜素约为：2：1

植物体 干物质 （5-90%） 有机化合物 （90%） 水分 （10-95%）
无机化合物 （10%）
按碳素营养方式的不同把植物分为两类： （1）异养植物：只能利用现成的有机物作营养的植物 （大王花、菟丝子等）； （2）自养植物：可以利用无机碳化合物作营养的植物 （大部分绿色植物）。

碳素同化（carbon assimilation）：自养植 物吸收二氧化碳转变成有机物的过程。 包括：细菌光合作用、绿色植物光合作 用和化能合成作用三种类型。
第三篇 生长和发育
代谢：维持各种生命活动过程中化学
变化的总和。 同化作用：植物从环境中吸收简单的 无机物，形成自身组成物质并贮存能 量的过程。 异化作用：植物将自身组成物质分解 转换而释放能量的过程，称为异化作 用。
第三章
植物的光合作用
概 述
碳素营养是植物的生命基础： （1）植物体的干物质有90%左右是有机化合物，有机化合物 中都含有碳素； （2）碳原子是组成所有有机化合物的主要骨架。
第二节 叶绿体及叶绿体色素
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；
叶绿体是光合作用的形态单位，但单独一个叶绿体
不一定是光合作用的完整单位。（光呼吸中的乙醇 酸循环一部分在过氧化物酶体和线粒体中进行）
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进行分析
绪论
本 书 主 要 内 容
第一篇 水分和矿质营养
• 第一章 水分生理 • 第二章 矿质营养
第二篇 物质代谢和能量 转换
• • • • • • • • • •
第三章 光合作用 第四章 呼吸作用 第五章 同化物的运输 第六章 次级代谢产物 第七章 细胞信号转导 第八章 生长物质 第九章 生长生理 第十章 生殖生理 第十一章 成熟和衰老生理 第十二章 抗性生理
P680 低
反应中心 （特殊叶绿素a对）

反应中心周围的类胡萝卜素
可以吸收、传递光能，还可 起光防护作用。
（三）光能的转换 特殊叶绿素a对吸收由聚光 色素传来的光能后被激发。 交出一个电子→另外一个色 素分子（脱镁叶绿素） →类囊体外侧膜的非色素分子 原初电子受体（如质体醌）； 特殊叶绿素a被氧化成带正 电荷的氧化态； 原初电子受体醌被还原成负 电荷的还原态。 形成可逆的跨膜电荷分离， P：特殊叶绿素a对；A：原初电子受体； 发生氧化还原的化学变化。
基粒类囊体：2个以上垛叠在一起形 成基粒的的类囊体
间质类囊体：2个基粒之间的基质中 的类囊体


3. 类囊体垛叠的生理意义：
（1）有效收集光能，加速 光反应； （2）酶的有序排列，有利等植 物光合细胞所特有的膜结构。

（二）叶绿体的成分
二、光合色素的化学特性
第一节 光合作用的重要性
1.什么是光合作用？
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。
2.光合作用的重要意义：
（1）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
（2）蓄积太阳的能量；
素包括大部分叶绿素a和全部叶绿素b、类胡萝卜素类 都属于聚光色素。
（二）光能的传递

聚光色素吸收光能后，色素
分子被激发，光能在相同或
者不同色素之间以共振传递 方式向反应中心传递。传递
光
高 类胡萝卜素 叶绿素b 能 量 梯 度 叶绿素a 捕光复合体
效率很高。

吸收高峰波长较短（激发能 较高）的色素分子向吸收高 峰波长较长的色素分子传递 能量，最后到达反应中心。 色素不同状态之间相差的能 量以热的形式散失。
• 主要影响因素
• 影响酶活力
• 氮、镁、铁、锰、铜、锌
矿质元素
黄化现象：缺乏以上任意条
件而阻止叶绿素形成，使叶 子发黄的现象。 早春寒潮过后水道秧苗变白 现象：温度过低（低于2 ℃ ） 导致叶绿素合成受阻。
第三节 光合作用过程
1.光能的吸收、传递和转换（通过 原初反应完成）
2.电能转变为活跃的化学能（通 过电子传递和光合磷酸化完成）
3.活跃的化学能转变为稳定的化 学能（通过碳素同化完成）
以上三个步骤又可根据反应中是否需光分为光反应和暗反应两个
阶段；上述1、2步基本上属于光反应，第3步属于暗反应。 1.光反应：必须在光下进行，由光所引起的光化反应，它主要在
基粒类囊体膜（光合膜）上进行；
2.暗反应：可以在暗处或光下都可以进行的由若干酶所催化的化 学反应，暗反应是在间质中进行的。
（1）为什么树叶一般都为绿色？
叶绿素>类胡萝卜素
（2）为什么叶片衰老时会呈黄色？
温度和光照的因素导致叶绿素降解，而类胡萝卜素稳定
（3）红叶又是如何形成的？
气温下降导致体内可溶性糖分增加，进而合成花青苷； 花青苷吸收的光能不传递到叶绿素，因此不进行光合作用
4.影响叶绿素形成的因素：
光照 温度
光合色素主要分为3类：叶绿素（a和b）、类胡萝卜素和
藻胆素
（一）叶绿素
高等植物中主要含有叶绿素a和叶绿素b。

（1）物理性质：
叶绿素a、b都不溶于水，但能溶于酒精、丙酮和石油醚
等有机溶剂；
叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色。

（2）化学性质：
结构特征：
叶绿酸（双羧酸）的2个羧基分别与甲醇和叶绿醇酯化 4X吡咯环+1X羰基与羧基组成的副环 4个吡咯环+4个甲稀基→大环叫卟啉，头部中央：Mg2+ 以酯键与IV吡咯环上的丙酸与叶绿醇脱水成酯 具有双亲媒性：
2. 胡萝卜素和叶黄素吸收光谱： 叶绿素a在红光部分吸收带偏向长波长，
绿光很少被吸收，所以叶子呈 绿色，叶绿素溶液也呈绿色。
（二）激发态
当叶绿素分子吸收光子后，就由最稳定的、最低能量
的基态上升到一个不稳定的、高能状态的激发态。
只停留10-9
s，便向低能状态转变。 热耗散
转变途径
以荧光和磷光形式释放 激发态的叶绿素参与能量转换，将 光能传递给邻近分子。

捕光复合体II（结合叶绿素和类 胡萝卜素分子）

放氧复合体
功能是光解水，并将电子传递给 PQH2（还原态质体醌）。
（2）光系统II的水裂解释放氧
A. 希尔反应（水裂解放氧）：光照下，离体叶绿体类 囊体将含有高价铁的化合物还原为低价铁化合物并 释放氧。 4Fe3+
光 +H2O → 4Fe2+ + O2 + 4H+
D：原初电子供体
光 D· P· A → D ·P* · A → D ·P+ · A- → D+ ·P · A-
二、电子传递和光合磷酸化
（一）光系统
1.光系统的发现 ：
红降：当光波波长大于685
nm（远红光）时，虽然光
量子仍被叶绿素大量吸收，但量子产额急剧下降。
量子产额：吸收一个光量子后放出的O2分子数或固定
能量推动光化 学反应进行

叶绿素荧光现象：叶绿素的 酒精/丙酮溶液在透射光下为 翠绿色，而在反射光下为棕 红色。

磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物 质经某种波长的入射光照射，吸收光能后进入激发态，
然后缓慢地退激发并发出比入射光的的波长长的出射光
（通常波长在可见光波段）
四、叶绿素的合成及降解
CO2分子数。
爱默生效应：远红光（710 nm）条件下，如果补充远
红光（650 nm），则量子产额大增，比这两种波长的
光单独照射的总和还多。这种因两种波长的光协同作 用而增加光合效率的现象也叫增益效应。
（二）光合电子传递体及其功能
1.光系统II复合体
（1）光系统II的结构与功能

PSII反应中心 （D1+D2+CP43+CP47+P680，D1、 D2结合电子传递体，CP43、CP47 结合叶绿素分子）
收集光能； 防护光照伤害叶绿素。
叶黄素
β-胡萝卜素
三、光合色素的光学特性
（一）两个吸光强区 1. 叶绿素吸收光谱：640-660 nm红光，430-450 nm蓝紫光 蓝紫光，不吸收红光 3.叶绿素a、b吸收光谱比较： 叶绿素a在红光部分吸收带宽些，在蓝紫 光部分窄些，叶绿素b相反； 在蓝紫光部分吸收带偏向短光波。
IV吡咯环的长链尾巴（亲脂性）；卟啉
环Mg2+ （亲水性）

结构特征
I
II
IV
III
*

功能
绝大部分叶绿素a和全部叶绿素b分子具有收集和传递光能的作用；
少数特殊状态的叶绿素a分子对有将光能转化为化学能的作用。