第四章植物的光合作用節(jié)詳解演示文稿

第四章植物的光合作用節(jié)詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點優(yōu)選第四章植物的光合作用節(jié)目前二頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點光合作用（photosynthesis）——光養(yǎng)生物吸收光能,把無機(jī)物合成有機(jī)物的過程。CO2+H2A(CH2O)+2A↑+H2O

光綠色細(xì)胞第一節(jié)光合作用的概念和意義目前三頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點光光合細(xì)菌紫色硫細(xì)菌和綠色硫細(xì)菌以H2S為還原劑

CO2+2H2S(CH2O)+2S+H2O細(xì)菌光合作用（無氧光合作用）H3CH3C光光合細(xì)菌H3CH3CCO2+2CHOH(CH2O)+2CO+H2O紫色非硫細(xì)菌以異丙醇、脂肪酸等有機(jī)物為還原劑一）光合作用類型目前四頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點綠色植物的光合作用（放氧光合作用）綠色植物的光合作用以水為還原劑將CO2還原CO2+H2O(CH2O)+O2↑

光綠色細(xì)胞目前五頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點光合作用通式（廣義的光合作用）

CO2+2H2S(CH2O)+2S+H2O

CO2+2CHOH(CH2O)+2CO+H2O

CO2+2H2A(CH2O)+2A+H2O

H3CH3C光光合細(xì)菌光光合細(xì)菌光光養(yǎng)生物光綠色植物H3CH3CCO2+H2O(CH2O)+O2↑

目前六頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點希爾反應(yīng):Hill(1937)發(fā)現(xiàn)離體的葉綠體加到具有氫接受體(A)的水溶液中，照光后即放出氧氣二）希爾反應(yīng)光破碎的葉綠體H2O+2A2AH2+O2希爾氧化劑如鐵氰化鉀、草酸鐵、苯醌、NADP＋、NAD＋等。目前七頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點希爾反應(yīng)的意義：1)初步證明氧氣來自于水2）證明CO2的還原與O2的釋放是兩個相對獨立的過程，光合作用釋放的O2來自于水的光解；3）第一次用離體的葉綠體做實驗，把光合作用研究深入到細(xì)胞器水平。目前八頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點三）18O的研究CO2+2H218O(CH2O)+18O2+H2O光光合細(xì)胞目前九頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點光合作用是一個氧化還原反應(yīng)過程，該過程有以下幾個反應(yīng)特點：2.CO2

被還原成糖；1.H2O被氧化成分子態(tài)的氧；3.在反應(yīng)過程中完成了光能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)變。CO2+H2O(CH2O)+O2↑

光綠色細(xì)胞目前十頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點二、光合作用的意義CO２+H２O→(CH２O)＋O２

(△G=478kJ/mol)1.把無機(jī)物變?yōu)橛袡C(jī)物的重要途徑

“綠色工廠”

2.巨大的能量轉(zhuǎn)換過程

3.維持大氣中O2和CO2的相對平衡

“環(huán)保天使”光合作用是生物界獲得能量、食物和氧氣的根本途徑光合作用是“地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)”問題：為什么沒有光合作用也就沒有繁榮的生物世界？目前十一頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點目前十二頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點第二節(jié)葉綠體的結(jié)構(gòu)

葉片是光合作用的主要器官，而葉綠體是光合作用最重要的細(xì)胞器。目前十三頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點一、葉綠體的發(fā)育、形態(tài)及分布1.發(fā)育

2.形態(tài)3.分布4.運動高等植物的葉綠體由前質(zhì)體發(fā)育而來。前質(zhì)體是無色的，存在于頂端分生組織。葉原基形成時,前質(zhì)體內(nèi)膜若干處內(nèi)折并深入基質(zhì)擴(kuò)展增大，成片，脫離內(nèi)膜形成類囊體，同時合成葉綠素目前十四頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點1.發(fā)育

2.形態(tài)3.分布4.運動高等植物呈扁平橢圓形，一般直徑5-6μm，厚2-3μm，每個葉肉細(xì)胞中葉綠體的大小與數(shù)目依植物種類、組織類型以及發(fā)育階段而異。目前十五頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點1.發(fā)育

2.形態(tài)3.分布4.運動葉肉細(xì)胞中的葉綠體較多分布在與空氣接觸的質(zhì)膜旁，這樣的分布有利于葉綠體同外界進(jìn)行氣體交換。目前十六頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點1.發(fā)育

2.形態(tài)3.分布4.運動隨原生質(zhì)環(huán)流運動，隨光照的方向和強(qiáng)度而運動。葉綠體隨光照的方向和強(qiáng)度而運動側(cè)視圖俯視圖目前十七頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點二、葉綠體的基本結(jié)構(gòu)葉綠體被膜基質(zhì)類囊體目前十八頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點由兩層單位膜組成，兩膜間距5～10nm。被膜上無葉綠素，外膜為非選擇透性膜，內(nèi)膜是選擇透性膜主要功能是控制物質(zhì)的進(jìn)出，維持光合作用的微環(huán)境。1.葉綠體被膜目前十九頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點2.基質(zhì)及內(nèi)含物基質(zhì)：被膜以內(nèi)的基礎(chǔ)物質(zhì)。以水為主體，內(nèi)含多種離子、低分子有機(jī)物，以及多種可溶性蛋白質(zhì)等。是碳同化的場所，含有還原CO2與合成淀粉的全部酶系（Rubisco總蛋白的一半以上)

目前二十頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點2.基質(zhì)及內(nèi)含物基質(zhì)是淀粉和脂類等物的貯藏庫

——

淀粉粒與質(zhì)體小球?qū)⒄展獾娜~片研磨成勻漿離心，沉淀在離心管底部的白色顆粒就是淀粉粒。質(zhì)體小球又稱脂質(zhì)球或親鋨顆粒，在葉片衰老時葉綠體中的膜系統(tǒng)會解體，此時葉綠體中的質(zhì)體小球也隨之增多增大。目前二十一頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點

3.類囊體

由單層膜圍起的扁平小囊。膜厚度5～7nm，囊腔空間為10nm左右，片層伸展的方向為葉綠體的長軸方向目前二十二頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點

3.類囊體

類囊體分為二類：基粒類囊體或稱基粒片層，可自身或與基質(zhì)類囊體重疊，組成基?；|(zhì)類囊體

又稱基質(zhì)片層，伸展在基質(zhì)中彼此不重疊；堆疊區(qū)片層與片層互相接觸的部分，非堆疊區(qū)

片層與片層非互相接觸的部分。光合膜類囊體片層堆疊的生理意義？目前二十三頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點1.膜的堆疊意味著捕獲光能機(jī)構(gòu)高度密集,更有效地收集光能。2.膜系統(tǒng)常是酶排列的支架，膜的堆疊易構(gòu)成代謝的連接帶，使代謝高效地進(jìn)行。類囊體片層堆疊成基粒是高等植物細(xì)胞所特有的膜結(jié)構(gòu),它有利于光合作用的進(jìn)行。光合膜類囊體片層堆疊的生理意義？目前二十四頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點一個葉綠體內(nèi)基粒的數(shù)量及構(gòu)成基粒的類囊體的數(shù)目與細(xì)胞的生理需求和環(huán)境條件等有關(guān)，一般處于生長期或成熟期的葉肉細(xì)胞內(nèi)葉綠體的數(shù)目及類囊體垛疊程度高，光、溫度、水分、礦質(zhì)養(yǎng)分供應(yīng)狀況都影響葉綠體的發(fā)育。目前二十五頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點4.類囊體膜上的蛋白復(fù)合體蛋白復(fù)合體：由多種亞基、多種成分組成的復(fù)合體。主要有四類：即光系統(tǒng)Ⅰ（PSI）、光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）、Cytb６/f復(fù)合體和ATP酶復(fù)合體（ATPase）。類囊體膜的蛋白質(zhì)復(fù)合體參與了光能吸收、傳遞與轉(zhuǎn)化、電子傳遞、H+輸送以及ATP合成等反應(yīng)。由于光合作用的光反應(yīng)是在類囊體膜上進(jìn)行的，所以稱類囊體膜為光合膜。目前二十六頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點二、光合色素

的化學(xué)特性植物葉綠體中的色素可分為三大類:葉綠素、類胡蘿卜素和藻膽素。高等植物中含有前兩類，藻膽素僅存于藻類中。(一)葉綠體色素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、葉綠素使植物呈現(xiàn)綠色的色素高等植物含有葉綠素a、b兩種。葉綠素a(chla)呈藍(lán)綠色，葉綠素b(chlb)呈黃綠色。目前二十七頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點

COOCH3

葉綠素aC55H72O5N4MgCOOC20H39

COOCH3

葉綠素bC55H70O6N4MgCOOC20H39

葉綠素是雙羧酸的酯。葉綠素a與b很相似，不同之處是葉綠素a比b多兩個氫少一個氧，兩者結(jié)構(gòu)上的差別僅在于葉綠素a第二個吡咯環(huán)上的一個甲基(-CH3)被醛基(-CHO)所取代(圖3-2a)，故前者極性小。目前二十八頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點a葉綠素分子含有一個卟啉環(huán)的“頭部”和一個葉綠醇(植醇)的“尾巴”。圖3-2主要葉綠素的結(jié)構(gòu)式

親水性，脂溶性四個吡咯環(huán)以四個甲烯基構(gòu)成的卟啉環(huán)目前二十九頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點葉綠素＋水葉綠酸鉀鹽＋甲醇＋葉綠醇KOH皂化反應(yīng)葉綠素在堿性條件下發(fā)生皂化反應(yīng)目前三十頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點卟啉環(huán)上的共軛雙鍵和中央鎂離子易被光激發(fā)而引起電子得失，使葉綠素具有特殊的光化學(xué)性質(zhì)。

卟啉環(huán)中的鎂離子可被H＋、Cu＋、Zn＋所置換。目前三十一頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點Chl+H+

去鎂葉綠素＋Mg2+向葉綠素溶液中放入兩滴5％鹽酸搖勻，溶液顏色的變?yōu)楹稚?，形成去鎂葉綠素。當(dāng)溶液變褐色后，投入醋酸銅粉末，微微加熱，形成銅代葉綠素6）取代反應(yīng)去鎂葉綠素＋CU2+銅代葉綠素+H+

卟啉環(huán)中的鎂離子可被H＋、Cu＋、Zn＋所置換目前三十二頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點CHLa/CHLb為3：1，不同植物比例有所不同功能：絕大部分葉綠素a和全部葉綠素b分子有收集光能的作用，少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a分子有將光能轉(zhuǎn)為電能的作用。目前三十三頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點2.類胡蘿卜素(carotenoid)

是由8個異戊二烯形成的四萜，含有一系列的共軛雙鍵，分子的兩端各有一個不飽和的取代的環(huán)己烯，也即紫羅蘭酮環(huán)，類胡蘿卜素包括胡蘿卜素(C40H56)和葉黃素(C40H56O2)兩種。目前三十四頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點2.類胡蘿卜素(carotenoid)及其結(jié)構(gòu)特點1）顏色胡蘿卜素為橙黃色，葉黃素為黃色2）溶解性不易溶于水，易溶于有機(jī)溶劑類胡蘿卜素胡蘿卜素(carotene,C40H56)葉黃素(lutein,C40H56O2)目前三十五頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點胡蘿卜素(carotene)

，有α、β、γ三種同分異構(gòu)體，其中以β-胡蘿卜素在植物體內(nèi)含量最多。β-胡蘿卜素在動物體內(nèi)經(jīng)水解轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A。葉黃素(xanthophyll)

，是由胡蘿卜素衍生的醇類，也叫胡蘿卜醇,通常葉片中葉黃素與胡蘿卜素的含量之比約為2:1。葉片中葉綠素與類胡蘿卜素的比值約為3∶1，所以正常的葉子總呈現(xiàn)綠色。目前三十六頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點葉色的變化秋天葉片變黃，why？313131132113目前三十七頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點4）作用吸收傳遞光能;保護(hù)葉綠素，防止葉綠素被光分解破壞。光合色素的共同特點：分子內(nèi)具有許多共軛雙鍵，能捕獲光能，捕獲的光能能在分子間傳遞。目前三十八頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點葉綠體中的葉綠素和類胡蘿卜素在類囊體膜中以非共價鍵與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。一條肽鏈上可結(jié)合若干色素分子，組成色素蛋白復(fù)合體，推測各色素分子在蛋白中的排列和取向有一定規(guī)律，以使光能在色素分子間迅速傳遞。目前三十九頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點（二）光合色素的吸收光譜（absorptionspectra）640-660nm的紅光430-450nm的藍(lán)紫光葉綠素最強(qiáng)的吸收區(qū)有兩個：將葉綠素溶液放在光源和分光鏡之間，就可以看到光譜中有些波長的光線被吸收了，光譜上出現(xiàn)了暗帶，這就是葉綠體色素的吸收光譜。目前四十頁\總數(shù)四十四頁\編于十八點640～660nm的紅光430～450nm的藍(lán)紫光葉綠素a在紅光區(qū)的吸收峰比葉綠素b的高，藍(lán)紫光區(qū)的吸收峰則比葉綠素b的低。陽生植物葉片的葉綠素a/b比值約為3∶1，陰生植物的