E/KJ.mol-1 297 289 259 222 209 197 172
（二）吸收光谱——物质对不同波长 光的吸收情况
chlb B-胡萝卜素
叶黄素
藻红蛋白 藻蓝蛋白
chla
叶绿素 在红光 区 （640~ 660nm） 和蓝紫 光区 （ 430~ 450nm） 有最强 吸收。
Chla在蓝紫光区吸收带偏向短 波光,吸收带较窄,吸收峰较低
Chla在红光区吸收Байду номын сангаас偏向长 波光,吸收带较宽,吸收峰较高
类胡萝卜素的最大吸收峰在蓝紫光区。
（三）荧光现象和磷光现象
荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈 绿色，而在反射光下呈红色的现象。
Chl + hν
chl*
基态 光子能量 激发态
荧光(fluorescence）:从第一单线 态的叶绿素分子回到基态所发射的光。
红色（低温--- 较多糖分---可 溶性糖形成花青素）
※第三节 光合作用的机制
根据需光与否， 光合作用可分为：光 反应（light reaction） 和暗反应（dark reaction）。
光反应在光合膜 上进行，暗反应在叶 绿体基质中进行。
光能的吸收、传递和转运过程 （原初反应）
光反应
电能转变为活跃的化学能 （电子传递和光合磷酸化）
C32H30ON4Mg
COOCH3 COOC20H39
叶绿素b：黄绿色
C32H28O2N4Mg
COOCH3 COOC20H39
※
Mg偏向带正电荷，N
偏向带负电荷，亲水
“头部”
亲脂性“尾巴”
醋酸铜处理可以保存绿色植物标本。
叶绿素的功能：绝大多数 chla和全 部chlb具有收集和传递光能的作用，少 数chla分子能将光能转化为电能。
光
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2
绿色植物
光合作用本质上是一个氧化还原反 应，H2O是电子供体（还原剂），被氧 化到O2的水平；CO2是电子受体（氧化 剂），被还原到糖的水平；氧化还原反 应所需的能量来自光能。
CO2 + H2O
光
（CH2O） + O2
叶绿体
用叶绿体代替绿色植物，说明叶绿 体是进行光合作用的基本单位与场所。
暗反应
活跃的化学能转变为稳定的化学能 （碳同化）
一、原初反应
原初反应（primary reaction）:
是光合作用的第一幕，它包括光能的吸收、 传递和转换过程，结果引进了一个氧化还 原反应。
光子传递
1、光合单位
光合单位（photosynthetic unit）： 指结合在类囊体膜上能进行光合作用的 最小结构的功能单位，由聚光素系统和 作用中心组成。（250~300个色素分子）
基粒 类囊体膜称光合膜，含有光合色素，将光 能转变为化学能 基质（光合产物淀粉形成和贮藏的场所）
二、光合色素的结构与性质
光合色素主要有三类：叶绿素、类 胡萝卜素、藻胆素
1、叶绿素（chlorophyll，chl） 主要有Chla和Chlb，不溶于水，易溶于 乙醇、丙酮等有机溶剂。
叶绿素a：蓝绿色
生物的碳素同化作用包括：细菌光合 作用、绿色植物光合作用、化能合成作用。
光合作用（photosynthesis）:绿色植物 吸收光能，同化CO2和H2O，制造有机物 并释放O2的过程。
二、光合作用的重要性
1、把无机物转变为有机物 2、将光能转变成化学能 3、维持大气O2和CO2的相对平衡
三、光合作用的早期研究
作用中心色素 （reaction centre pigments）：
指具有光化学活性的少数特殊状态的chla分 子，即能捕获光能又能将光能转换为电能。
聚光色素（light harvesting pigments）： 指没有光化学活性，只能吸收光能并将其 传递给作用中心色素的色素分子。又称天 线色素。
2、类胡萝卜素
胡萝卜素：橙黄色 不饱和碳氢化合物：C40H56 叶黄素：黄色 胡萝卜素衍生的醇类：C40H56O2
类胡萝卜素的功能：收集光能，防 护光照伤害叶绿素
3、藻胆素
藻红蛋白
藻胆蛋白
吸收和传递光能
藻蓝蛋白
三、光合色素的光学性质
（一）辐射能量 光既是电磁波又是运动着的离子流。
光子携带的能量与光的波长成反比： E=Lhν=Lhc/λ
影响叶绿素形成的条件： 1、光照 光是叶绿体发育和叶绿素合 成必不可少的条件 2、温度 最适温度20-30oC 3、矿质元素 氮、镁、铁、铜、锰、锌
4、水分
5、氧气
正常叶子的叶绿素与类胡萝卜素的比 值约为3：1，叶绿素a与叶绿素b的比值 约为3：1，叶黄素与胡萝卜素约为2：1。
叶色：绿色
黄色（类胡萝卜素较稳定）
天线色素分子吸收光子而被激发，以 “激子传递”和“共振传递”的方式进 行能量传递，传递速率很快，传递效率 极高。
※ 第三章 光合作用
第一节 光合作用的早期研究 第二节 光合色素 第三节 光合作用的机制 ※ 第四节 同化物的运输与分配 ※ 第五节 影响光合作用的因素 第六节 光合作用与农业生产 ※
第一节 光合作用的早期研究
一、光合作用的概念
碳素同化作用（carbon assimilation）: 自养生物吸收CO2转变为有机物的过程。
E---每摩尔光子的能量（KJ） L---阿佛加德罗常数 6.02×1023 h---普朗克常数 6.6262 ×10-34J.s c---光速 2.9979×108m . S-1 λ---波长 nm
不同波长的光子所持的能量
光 紫外 紫 蓝 绿 黄 橙 红
λ/nm 小于400 400~425 425~490 490~560 560~580 580~640 640~740
磷光(phosphorescence）:去掉光 源后，叶绿素分子还能继续辐射出极 微弱的红光，它是从第一三单线态回 到基态所发射的光。
叶绿素的荧光和磷光现象说明叶 绿素能被光所激发，而叶绿素的激发 是将光能转变为化学能的第一步。
四、叶绿素的生物合成
高等植物叶绿素的生物合成是以谷 氨酸或α-酮戊二酸为原料的。
光
CO2 + 2H2O※
(CH2O) + O2※ + H2O
叶绿体
光合作用中释放的O2来自H2O。
第二节 光合色素
一、叶绿体的结构
基粒
类囊体
内膜 基质
基质内囊体
基粒内囊体
内囊体腔
ATP合成E 光系统Ⅰ
光系统Ⅱ
基粒内囊体
基质内囊体
双层膜（控制代谢物质进出的屏障）
类囊体（基质~、基粒~，） 垛迭