植物生理学光合作用.ppt

第4章 光合作用（Photosynthesis） 第1节 光合作用的研究历史及意义 光合作用的研究历史： 有机物质的来源?（CO2） O2的来源?（H2O） 光合作用的本质?（氧化还原反应） 挖掘光合作用的潜力? 超级稻、高光效能源植物 … … 袁隆平院士、匡廷云院士 第2节 能量转换细胞器 —— 叶绿体 叶绿素(Chlorophyll): Chl a, b 类胡萝卜素(Carotenoids): 胡萝卜素 叶黄素 藻胆素( Phycocobilins) ：藻类光合色素  1） 8个异戊二烯单位形成的四萜；2）两头对称排列紫罗兰酮环；3）不饱和C、H结构，疏水、亲脂。 叶绿素： 强吸收区: 640-700nm（红）， 400-500nm（蓝紫）; 不吸收区: 500-600nm （呈绿） β-胡萝卜素： 强吸收区: 400-500 （蓝紫）; 不吸收区：500以上（呈黄色或红棕色） 颜色 紫外 紫 蓝 绿 黄 橙 红 远红 红外 波长 100~ 400~ 425~ 490~ 550~ 585~ 640~ 700~ 740 (nm) 400 425 490 550 585 640 700 740 能量 400 290 274 230 212 196 181 166 85 高 低 基态：能量的最低状态 激发态：高能、不稳定状态 物质吸收光子→原子中的e重新排列→分子从基态跃迁到激发态 对于Chl分子： Chl + hγ= Chl* Chl*处于不同激发态：吸收红光→第一单线态；吸收蓝光→第二单线态。第二单线态的能量＞第一单线态。 以诱导共振方式传递的能量用于光合作用； 诱导共振仅发生在处于第一单线态的Chl回到基态的过程之中； 吸收了蓝光、处于高能态的Chl先以释放热能形式回到第一单线态，然后第一单线态→基态。 ∴ 在能量利用上蓝光没有红光高。 在叶绿体或前质体中合成叶绿素； 高等植物中以谷氨酸和α-酮戊二酸为原料，在一系列酶的作用下合成； 以尿卟啉原Ⅲ为界，前后在厌氧和有氧条件下； ‘原卟啉Ⅸ’是形成叶绿素和亚铁血红素的分水岭， ‘原卟啉Ⅸ’与Mg结合形成‘Mg-原卟啉Ⅸ’（ ‘原卟啉Ⅸ’与Fe结合则形成亚铁血红素）； 需光还原过程，但强光下会发生光氧化； Fe、Cu、Mn、Zn是叶绿素合成的酶促反应辅助因子； 受遗传因子控制 ------  类囊体膜上串联着的光反应中心 1961，Duysens(荷兰)提出双光系统概念： PSⅡ (photosystem Ⅱ)，吸收波长690nm的红光； PSⅠ (photosystem Ⅰ)，吸收波长690nm的远红光； PSII和PSI共同参与光合反应。 现已从叶绿体的片层类囊体膜结构中分离出PSⅡ和PSⅠ两个光系统，均为色素蛋白复合体； PSⅡ反应中心色素（P680）吸收红光（680nm）； PSⅠ反应中心色素（P700）吸收远红光（700nm）； （LHC：捕光复合体；OEC：放氧复合体） PS Ⅱ PQ Cytochrome PC PSⅠ  (质体醌) (细胞色素) (质蓝素) 传递e √ 　 √ 　 √ 　 √ 　 √ 接受光能 √ √H＋穿梭 　√ 氧化H2O 　√ 还原NADP＋；