414植物生理学光合作用.ppt

一、光合作用(photosynthesis)概念 1.狭义的概念 2.广义的概念 3.光合作用的实质 光合作用的通式：（广义的） CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O H2A代表一种还原剂，可以是H２O、 H2S、有机酸等。 CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O 光合作用研究简史 1771——1864（第一阶段，近93年） 1864——1945（第二阶段，共81年） 1945——至今（第三阶段） 当前，光合作用的分子生理学研究 光系统Ⅰ（PSI） 光系统Ⅱ（PSⅡ） Organization of the protein subunits of the cytochrome b6f complex. ATP酶复合体（ATPase） 光合色素种类 二、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 图5 主要光合色素的结构式 叶绿素 类胡萝卜素 藻胆素 —— 高等植物 藻类 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。 (一)光合色素的结构和性质 叶绿素是双羧酸的酯，一个羧基被甲醇所酯化，另一个羧基被叶绿醇所酯化。 叶绿素a与b的不同之处 1.叶绿素 使植物呈现绿色的色素。 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素c 叶绿素d 高等植物 藻类中 细菌叶绿素—— 叶绿素 光合细菌 Mg--卟啉环结构图 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。 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。 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”。 另外卟啉环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。 叶绿醇 卟啉环 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。 叶绿素的提取 研磨法提取光合色素 提取方法 研磨法 浸提法 0.1g叶+10ml混合液浸提 卟啉环中的镁可被H+所置换。当为H＋所置换后，即形成褐色的去镁叶绿素。 去镁叶绿素中的H＋再被Cu2+取代，就形成铜代叶绿素，颜色比原来的叶绿素更鲜艳稳定。 根据这一原理可用醋酸铜处理来保存绿色标本。 铜代叶绿素反应 向叶绿素溶液中放入两滴5％盐酸摇匀，溶液颜色的变为褐色，形成去镁叶绿素。 当溶液变褐色后，投入醋酸铜粉末，微微加热，形成铜代叶绿素 制作绿色标本方法： 用50%醋酸溶液配制的饱和醋酸铜溶液浸渍植物标本(处理时可加热) 2.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，类胡萝卜素包括胡萝卜素(C40H56)和叶黄素(C40H56O2)两种。 3 (紫罗兰酮环) 环己烯 橙黄色 黄色 胡萝卜素(carotene)呈橙黄色，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。β-胡萝卜素在动物体内经水解转变为维生素A。 叶黄素(xanthophyll)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， 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。 深秋树叶变黄是叶中叶绿素降解的缘故 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 (二)光合色素的吸收光谱 分光仪 光源 叶绿体色素 三角棱镜 间接法 640～660nm的红光 430～450nm的蓝紫光 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。 对橙光、黄光吸收较少，尤以对绿光的吸收最少。 叶绿素吸收光谱 有两个强吸收峰区 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 类胡萝卜素和藻胆素的吸收光谱 类胡萝卜素吸收