植物光合作用

1.光合作用是光合細胞捕獲光能(太陽能)并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程，即綠色植物或光合細菌，通過它們的光合色素，利用太陽光能，同化二氧化碳和水，生成糖類等有機化合物，同時釋放氧氣的過程。光合作用概念：綠色植物利用光能把CO?和水合成有機物，同時釋放氧氣的過程。CO2+H^O光綠色植物(CH2O)+O2(1)CO2+2H2O*光綠色植物(CH2O)+O2*+H2O(2)光合細菌利用光能，以某些無機物或有機物作供氫體，把CO2合成有機物的過程。CO2+2H2S光光合硫細菌(CH2O)+2S+H2O (3)比較綠色植物和光合細菌的光合方程式，得出光合作用的通式CO2+2H2A光光養(yǎng)生物(CH2O)+2A+H2O⑷H2A代表一種還原劑，可以是H2O、H2S、有機酸等。2光合作用的意義把無機物變?yōu)橛袡C物：約合成5千億噸/年有機物“綠色工廠”，吸收2千億噸/年碳素(6400t/s)把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榭少A存的化學(xué)能：將3.2X1021J/y的日光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能維持大氣中02和CO2的相對平衡：釋放出5.35千億噸氧氣/年“環(huán)保夭使3光合作用是生物界獲得能量、食物和氧氣的根本途徑4光合作用的意義：1）為一切生物生命活動的進行提供所必需的營養(yǎng)物質(zhì);2） 為一切生物生命活動的進行提供所必需的能量；3） 維持大氣中氧氣和二氧化碳的平衡?？傊?，從物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變的過程來看，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝4光合作用的場所——葉綠體（PPT18）5光合作用的基本公式：6H2O+6CO2-（CH2O）6+6O2部位:植物的綠色部分原料:水和二氧化碳產(chǎn)物:糖類和氧氣能源:足夠強的可見光6葉綠體的分離PPT207葉綠體的發(fā)育、形態(tài)及分布，運動發(fā)育：高等植物的葉綠體由前質(zhì)體發(fā)育而來。當(dāng)莖端分生組織形成葉原基時，前質(zhì)體的雙層膜中的內(nèi)膜在若干處內(nèi)折并伸入基質(zhì)擴展增大，在光照下逐漸排列成片，并脫離內(nèi)膜形成類囊體，同時合成葉綠素，使前質(zhì)體發(fā)育成葉綠體。形態(tài)：高等植物的葉綠體大多呈扁平橢圓形，每個細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。一個葉肉細胞中約有20至數(shù)百個葉綠體，其長3~6pm，厚2~3pm。分布：葉肉細胞中的葉綠體較多分布在與空氣接觸的質(zhì)膜旁，在與非綠色細胞（如表皮細胞和維管束細胞）相鄰處，通常見不到葉綠體。這樣的分布有利于葉綠體同外界進行氣體交換。運動：隨原生質(zhì)環(huán)流運動。隨光照的方向和強度而運動。在弱光下，葉綠體以扁平的一面向光；在強光下，葉綠體的扁平面與光照方向平行。8葉綠體的基本結(jié)構(gòu)：被膜，基質(zhì)，類囊體葉綠體被膜1＞由兩層單位膜組成，兩膜間距5?10nm。被膜上無葉綠素，2＞主要功能是控制物質(zhì)的進出，維持光合作用的微環(huán)境。3＞膜對物質(zhì)的透性受膜成分和結(jié)構(gòu)的影響。膜中蛋白質(zhì)含量高，物質(zhì)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)，非選擇性膜。分子量小于10000的物質(zhì)如蔗糖、核酸、無機鹽等能自由通過。5＞內(nèi)膜磷脂和蛋白的比值是0.8(w/w)密度大(1.13g/ml),選擇透性膜。CO2、02、H2O可自由通過；Pi、磷酸丙糖、雙羧酸、甘氨酸等需經(jīng)膜上的運轉(zhuǎn)器才能通過；蔗糖、C5、C7糖的二磷酸酯、NADP+、PPi等物質(zhì)則不能通過?；|(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、低分子有機物，以及多種可溶性蛋白質(zhì)等?；|(zhì)中能進行多種多樣復(fù)雜的生化反應(yīng)基質(zhì)是淀粉和脂類等物的貯藏庫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類囊體分為二類：基質(zhì)類囊體又稱基質(zhì)片層，伸展在基質(zhì)中彼此不重疊；基粒類囊體或稱基粒片層，可自身或與基質(zhì)類囊體重疊，組成基粒。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。類囊體片層堆疊的生理意義1＞膜的堆疊意味著捕獲光能機構(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，使代謝高效地進行。9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、出輸送以及ATP合成等反應(yīng)。由于光合作用的光反應(yīng)是在類囊體膜上進行的，所以稱類囊體膜為光合膜。10光合色素：在光合作用的反應(yīng)中吸收光能的色素稱為光合色素共同特點：分子內(nèi)具有許多共軛雙鍵，能捕獲光能，捕獲光能能在分子間傳遞。11光合色素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)葉綠素：使植物呈現(xiàn)綠色的色素。1＞高等植物：葉綠素a葉綠素b藻類：葉綠素c葉綠素d光合細菌：細菌葉綠素2＞葉綠素結(jié)構(gòu)：含有由中心原子Mg連接四個毗咯環(huán)的卟林環(huán)結(jié)構(gòu)和一個使分子具有疏性長的碳氫鏈。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”3＞葉綠素的提?。貉心シǎ岱?。葉綠素是一種酯，因此不溶于水。通常用含有少量水的有機溶劑如80%的丙酮，或者95%乙醇，或丙酮：乙醇：水=4.5：4.5：1的混合液來提取葉片中的葉綠素，用于測定葉綠素含量。之所以要用含有水的有機溶劑提取葉綠素，這是因為葉綠素與蛋白質(zhì)結(jié)合牢，需要經(jīng)過水解作用才能被提取出來。銅代葉綠素反應(yīng)(可用醋酸銅處理來保存綠色標本)類胡蘿卜素：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。1＞胡蘿卜素呈橙黃色，有a、&、Y三種同分異構(gòu)體，其中以P-胡蘿卜素在植物體內(nèi)含量最多。P-胡蘿卜素在動物體內(nèi)經(jīng)水解轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A。2＞葉黃素呈黃色，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。一般來說，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。秋天或在不良的環(huán)境中，葉片中的葉綠素較易降解，數(shù)量減少，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以葉片呈現(xiàn)黃色。類胡蘿卜素總是和葉綠素一起存在于高等植物的葉綠體中，此外也存在于果實、花冠、花粉、柱頭等器官的有色體中。類胡蘿卜素都不溶于水，而溶于有機溶劑。12光合色素的吸收光譜吸收光譜的觀察方法；1） 分光儀將葉綠體色素放在分光儀的光孔前，觀察其色帶變化。2） 分光光度計觀察葉綠體色素的吸收光譜3） 間接法借助其它相關(guān)實驗進行判別葉綠素吸收光譜：有兩個強吸收峰區(qū)。對橙光、黃光吸收較少，尤以對綠光的吸收最少。葉綠素a在紅光區(qū)的吸收峰比葉綠素b的高，藍紫光區(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，陰生植物的葉綠素a/b比值約為2.3：1。類胡蘿卜素和藻膽素的吸收光譜：類胡蘿卜素吸收帶在400?500nm的藍紫光區(qū)，基本不吸收黃光，從而呈現(xiàn)黃色。藻藍素的吸收光譜最大值是在橙紅光部分。藻紅素則吸收光譜最大值是在綠光部分13影響葉綠素形成的條件1）光光是影響葉綠素形成的主要條件。從原葉綠素酸酯轉(zhuǎn)變?yōu)槿~綠酸酯需要光，而光過強，葉綠素又會受光氧化而破壞。黃化現(xiàn)象黑暗中生長的幼苗呈黃白色，遮光或埋在土中的莖葉也呈黃白色。這種因缺乏某些條件而影響葉綠素形成，使葉子發(fā)黃的現(xiàn)象，稱為黃化現(xiàn)象。黑暗使植物黃化的原理常被應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)中，如韭黃、軟化藥芹、白蘆筍、豆芽菜、蔥白、蒜白、大白菜等生產(chǎn)2） 溫度葉綠素的生物合成是一系列酶促反應(yīng)，受溫度影響。葉綠素形成的最低溫度約2°C，最適溫度約30°C,最高溫度約40°C。高溫下葉綠素分解大于合成，因而夏天綠葉蔬菜存放不到一天就變黃；相反，溫度較低時，葉綠素解體慢，這也是低溫保鮮的原因之一3） 營養(yǎng)元素葉綠素的形成