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光合作用 §1 光合作用及其重要性 光合作用Photosynthesis : 绿色植物利用叶绿体色素所吸收的光能将简单的低能的无机物H2O、CO2转化为复杂的富含能量的有机物同时放出O2的过程。 光合作用的意义: 无机物→有机物: 植物每年同化C 2×1011吨, 太阳能→化学能: 植物年贮能3× 1021焦耳。 净化环境,调节大气成分: CO2→O2 光合作用导致游离氧的产生,使生命延伸到陆地,并改变了大气成分。 光合作用使大气中的CO2、O2保持相对稳定。 §2 叶绿体和叶绿体色素 一、叶绿体的结构 注: 原核生物内没有叶绿体,但有些原核生物如蓝藻具有光合作用色素和光合作用有关的酶,细胞内有片层结构供其附着,所以也能够进行光合作用。 二、 叶绿体色素 种类 叶绿素chlorophyll 类胡萝卜素carotenoid 藻胆素phycobilin 表:放氧生物叶绿体色素的组成 Question: 所有进行光合放氧的生物都具有那种色素: A.叶绿素a, 叶绿素b??? ?????B.叶绿素a, 叶绿素c C.叶绿素a, 类胡萝卜素???D.叶绿素a,藻胆素 以下对蓝藻生理性质的描述不正确的是:( ) A.光合自养生物,含有叶绿素a,b和β胡萝卜素 B.含有固氮酶,可进行生物固氮 C.无有性生殖现象 D.某些蓝藻在有机质丰富的水体中过量繁殖可导致水华的产生 化学特性 叶绿素 组成 chla: C55H72O5N4Mg; chlb: C55H70O6N4Mg 化学结构 不溶于水,但可溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。Chla呈蓝绿色,Chlb呈黄绿色。 在提取叶绿体色素时,通常用的试剂有哪些 A.80%的丙酮 B.甘油 C.氯仿 D.95%乙醇 A D 藻胆素: 结构:由4 个 吡咯环通过共轭双键连在一起(相当于把chl的卟啉环拉直)。 作用:吸收光能。 溶于稀盐酸和热水中,藻红素呈红色,藻蓝素呈蓝色。 三 叶绿体色素的光学特性 太阳光的连续光谱与光的能量 太阳光的连续光谱: 光的能量:q=hv=hc/λ E=N hv=N hc/λ 其中h为普朗克常数(6.63×10-34J·S),v是频率。N为阿伏加德罗常数,E为每一摩尔光子所具有的能量(称为该种光的爱因斯坦值。) 由上式可见,不同波长的光,频率不同,所含能量也不同: 2) 叶绿体色素对太阳光的选择吸收 A: 叶绿素 B.其它色素 类胡萝卜素吸收蓝光,光吸收在400~500nm;藻红素吸收绿光和黄光;光吸收在420~600nm,藻蓝素吸收橙红光,光吸收在500~650nm。 3)荧光现象和磷光现象 叶绿体溶液在透射光下呈绿色,在反射光下呈红色,称为荧光现象 。在去掉光源后(10-2~102S),仍能发出红光,称为磷光现象。 荧光和磷光现象说明了: 叶绿素能被光所激发,这是将光能转化为化学能的第一步。 在植物活体上看不到荧光现象,而在叶绿素提取液中可见,说明活体植株叶绿素所吸收的光能被传递下去,用于光合作用了。 §3 光合作用机理 目前已证实,光合作用分光反应和暗反应两个阶段,前者发生在类囊体膜上,后者发生在叶绿体基质中。 光反应 暗反应 碳的固定: 形成稳定的化学能 一 原初反应 Primary Reaction 原初反应是光合作用的起点,它包括光能的吸收、传递以及将光能转化为电能,这一切都发生在类囊体膜上。 光能的吸收与传递 光照到叶绿体上时,类囊体膜上的叶绿体色素吸收光能而激发,由于 色素分子排列紧密及其特殊的共轭体系,光量子可在色素分子间以诱导共振的方式传递,最后传给反应中心的chla。 Antenna complex acts as energy funnel 例: 类囊体膜上天线色素分子的排列是紧密而有序的,从外到内依次排列,这种排列有利于能量向反应中心转移,并且保证能量不能逆向传递。属于这种排列的有: A.类胡萝卜素、叶绿素b、叶绿素a B.类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b C.叶绿素b、叶绿素a、类胡萝卜素 D.叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素 A 二 电子传递和光合磷酸化 原初反应产生的电子,经光合电子传递链传递下去,并最终生成活跃的化学能ATP和NADPH Ⅰ:电子传递需两个光系统:PSⅠ和PSⅡ 两个光系统的发现: ———红降现象和双光增益效应 红降 red drop: Emerson在1943年研究不同波长的光的光合效率时发现,当光的波长大于685nm时,虽然仍在叶绿素的吸收范围,但光合量子产额(每吸收1个光量子所放出O2的个数或吸收CO2的个
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