第三章 光合作用2013.ppt

第三章植物的光合作用 碳素营养方式 碳素是植物体内含量最多的一种元素，一切有机物都是在碳素骨架的基础上形成的，因此碳素营养是植物生命活动的基础。 按碳素营养方式的不同，植物可分为两种： 碳素同化作用 自养植物吸收无机碳（CO2）转变成有机物质的过程称为植物的碳素同化作用（Carbon assimilation）。 自然界的碳素同化有三种类型： 植物的光合作用、细菌的光合作用和化能合成作用 植物的光合作用是自然界的碳素同化的主要方式。并且绿色植物分布最广泛，合成的有机物质最多，与人类的关系最为密切，因此，本章主要讨论绿色植物的光合作用。 绿色植物光合作用 是生物进化过程的重要里程碑， 地球上唯一的大规模地将无机物转变为有机物、 将光能转变为化学能的过程。 它对整个生物界和人类的生存发展， 对保持自然界的生态平衡都具有极其重要的意义。 对光合作用的研究 在理论上和生产实践上都具有重大意义。 （一）基本内容 1. 光合作用的重要意义 2. 叶绿体色素的光学性质与生物合成 3. 光合作用的机理 4. 植物光合作用碳同化的途径及其特点 5. 影响光合作用的因素 6．光合作用与植物产量 植物对光能的利用 （二）重点 1. 影响叶绿素合成与分解的因素 2 . C3植物与C4植物结构和光合生理特点 3. 影响光合作用的因素 4．光合作用与植物产量 5. 植物对光能的利用 第一节 光合作用的概念 一、光合作用的定义 光合作用（photosynthesis）：是指绿色植物组织吸收利用光能，同化CO2和水，合成有机物并放出氧气的过程。 二、光合作用的意义 1.光合作用是合成有机物的最重要途径。 绿色植物合成的有机物既满足植物本身生长发育的需要，又为生物界提供食物的来源，比如人类生活所必需的粮、棉、油、菜、果、茶、药和木材等。 2. 光合作用是巨大的能量转换过程。 绿色植物通过光合作用将无机物转变为有机物的同时，将光能转变为贮藏在有机物中的化学能。目前，工农业生产和日常生活所利用的主要能源如煤、石油、天然气、木材等，都是植物光合作用所贮存的能量。 3. 光合作用净化空气，改善人类居住的生活环境。使大气中氧气含量保持平衡，成为一个自动的空气净化系统。 4. 光合作用的碳循环过程，带动了自然界其他元素的循环。 在光合作用形成有机碳化物的同时，也把土壤中吸收的氧化态氮、磷、硫等元素转变成植物体能利用的还原态元素，进一步参与有机物合成过程。 第二节 叶绿体及叶绿体色素 一、叶绿体的结构 高等植物的叶绿体多呈椭圆形，一般直径3～6μm，厚约2～3μm。每个叶肉细胞含50～200个叶绿体，其总表面积远大于叶片面积，有利于光能的吸收和CO2的同化。 叶绿体在细胞质中可进行一定的运动，以适应光强的变化。 叶绿体的结构： 二、叶绿体色素的种类与特性 （一）、叶绿体色素的种类 （二） 化学性质 1、叶绿素（chlorophyll）： chla和chlb二者结构极为相似，由亲水的“头部”——叶酸和亲脂的“尾部”——叶醇组成。 chla 和 chlb 的区别仅在“头部”第二个吡咯环上： chla： -CH3 chlb： -CHO chla的分子结构示意 四个吡咯环通过四个甲烯基连接成的卟啉环 叶绿素是叶绿酸的酯，不溶于水，溶于酒精、丙酮等有机溶剂。 Chla呈兰绿色，chlb呈黄绿色。 2、类胡萝卜素（Carotenoid） 包括胡萝卜素和叶黄素两种。 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，呈橙黄色。 叶黄素：是胡萝卜素衍生的醇，呈黄色。 两种类胡萝卜素结构区别 植物的叶色 是由叶片中各色素的相对含量决定的，除取决与叶绿体色素外，也与细胞中花青素含量有关。花青素的合成与胞内可溶性糖累积有关。 （三）叶绿体色素的光学特性 1、吸收光谱：太阳光经色素吸收后在一些波长处出现了暗带，这种经色素吸收后所呈现的光谱称为吸收光谱。 叶绿体色素具有吸收光的能力，从吸收光谱可见，叶绿素对可见光有两个强的吸收区： 蓝紫光区：430～450nm 红 光 区：640～660nm Chla 和 chlb由于结构差异，吸收光谱略有不同。叶绿素a在红光部分的吸