第二节叶绿体和叶绿体色素.ppt

第二节 叶绿体和叶绿体色素 一、叶绿体(choroplast)的结构及成分 叶绿体膜 基质 基粒 嗜锇滴 成分 ：水、蛋白质、色素、脂类等 二、光合色素 2.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。 含有还原CO2 (Rubisco 1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶)与合成淀粉的全部酶系 ——碳同化场所。 含有氨基酸、蛋白质、DNA、RNA、还原亚硝酸盐和硫酸盐的酶类以及参与这些反应的底物与产物 ——N代谢场所。 脂类(糖脂、磷脂、硫脂)、四吡咯(叶绿素类、细胞色素类)和萜类(类胡萝卜素、叶醇)等物质及其合成和降解的酶类——脂、色素等代谢场所。 基质是淀粉和脂类等物的贮藏库。 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”。 卟啉环由四个吡咯环与四个甲烯基(－CH＝)连接而成。 卟啉环的中央络合着一个镁原子，镁偏向带正电荷，与其相联的氮原子带负电荷，因而“头部”有极性。 另外还有一个含羰基的同素环（Ⅴ环上含相同元素），其上一个羧基以酯键与甲醇相结合。 环Ⅵ上有一个丙酸侧链以酯键与叶绿醇相结合，叶绿醇是由四个异戊二烯单位所组成的双萜，具有亲脂性，使色素分子固定在类囊体膜上。 卟啉环上的共轭双键和中央镁原子容易被光激发而引起电子的得失，这决定了叶绿素具有特殊的光化学性质。 功能：P61 二、光合色素的光学特性 植物在进行光合作用时，其光合色素对光能的吸收和利用起着重要的作用， 1、辐射能量：光子的能量与波长成反比，与频率成正比。 E= L h v= L h c/λ L：阿伏加德罗常数（6.02×1023 mol-1），h：为普朗克（Planck）常量（6.626×10-34 J?s），v：是辐射频率（s-1），c：是光速（2.997 9×108 ms-1），λ：是波长（nm） 2、叶绿素吸收光谱和吸收峰 叶绿素的吸收峰：640～660nm，430～450nm； 对绿光吸收最少。 类胡萝卜素：最大吸收带在蓝紫光部 分、而不吸收红光等。 生理意义：说明光合色素可吸收光能。 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。 叶绿素a在红光区吸收带偏向长波光，蓝紫光区的吸收带偏向短波光。 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。 3、荧光现象和磷光现象 a. 荧光现象 概念 ： 荧光（fluorescence） ：一些物质在受到激发光照射时，会产生比原激发波长较长的可见光。人们把这种光叫做荧光。这种现象叫做荧光现象。 叶绿素溶液经日光等复合光照射时，其透射光呈绿色，反射光呈红色。叶绿素溶液反射光为红色的现象即为叶绿素的荧光现象。 产生原因：其本质是叶绿素分子受光激发后所形成的不稳定激发态第一单线态回到基态时发出红光。 激发态，基态，分子内部振动 由于叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗在分子内部的振动上和放热，且荧光又总是从第一单线态的最低振动能级辐射的，辐射出的光能必定低于吸收的光能，因此叶绿素的荧光的波长总要比被吸收的波长长些。 对提取的叶绿体色素浓溶液照光，在与入射光垂直的方向上可观察到呈暗红色的荧光。 离体色素溶液为什么易发荧光，这是因为溶液中缺少能量受体或电子受体的缘故。 在色素溶液中，如加入某种受体分子，能使荧光消失，这种受体分子就称为荧光猝灭剂，常用Q表示，在光合作用的光反应中，Q即为电子受体。 色素发射荧光的能量与用于光合作用的能量是相互竞争的，这就是叶绿素荧光常常被认作光合作用无效指标的依据。 b. 磷光现象 概念：给叶绿素溶液照光，去掉光源后，叶绿素溶液还继续辐射极微弱红光的现象。 原因：第一三线态回到基态 C.生理意义：说明叶绿素能被光能激发和把光能转化为化学能。 三、叶绿素的形成 叶绿素的生物合成： 前体物质：谷氨酸 tRNA参与。 光、温、矿质营养的影响 植物的叶色 四季变化 黄化现象（etiolation) 矿质元素与缺绿病（chlorosis） 光子照射到某些生物分子 电子跃迁到更高的能量水平 激发态： 叶绿素分子是一种可以被可见光激发的色素分子，在光子驱动下发生的得失电子反应是光合作用过程中最基本的反应。 热 nm吸收 430 nm吸收 670 荧光 磷光 热 第二单线态，~252KJ 第一单线态，~168KJ 三线态，~126KJ E2 E1 E0 能量 叶绿素被光激发后的能量转变 热能 第一三线态 热能 * * * 一、 叶绿体的基本结构 叶绿体 叶绿体膜