(1)置换反应：镁可被H+置换形 成去镁叶绿素
(2)铜离子的代替作用
(3)叶绿素的皂化：与碱反应生成 叶绿素盐、叶醇和甲醇
（二）类胡萝卜素 1、种类和化学性质
类胡萝卜素
胡萝卜素(α、β、γ) 橙黄色 叶黄素 黄色
化学性质：不溶于水，但能溶于有机溶剂。
三、光ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ色素的光学特性
• （一）辐射能量 • 光波是一种电磁波。 • 光子携带的能量和光波长的关系是二者之间成反
2.产生的原因 激发态转变的三条途径： 以热的形式消耗回到基态； 以光能的形式释放，回到基态； 参与能量转移，推动光化学反应。
入射光的能量要比发射光的 能量高，所以，入射光的波 长，要比入射光的波长长一 些，所以在入射光下呈现绿 色，而在发射光在呈现红色。
E=Lhc/λ
四、叶绿素的合成和降解
(一)叶绿色素的生物合成 以谷氨酸为原料，经一系列酶的催化，首先形成无色的原叶绿素
一、光反应和碳反应
光反应
原初反应
（类囊体） 电子传递与光合磷酸化
C3途经 碳反应 （叶绿体基质） C4途经
碳同化
CAM途经
光合作用各种能量转变的概况
能量转变
光能 电能 活跃化学能 稳定化学能
贮存能量的物质 量子 电子 质子、ATP、 NADPH
糖类等
完成能量转变
原初 电子传递、 反应 光合磷酸化
碳同化
比。
• E=Lhγ=Lhc/λ • E：每mol光子（或爱恩斯坦）的能量 • L：阿伏加德罗常量6.02×1023 mol-1 • γ：辐射频率（s-1) • c：光速(2.9979×108m/s) • λ：波长(mm) • h：为普朗克常数（6.626×10－34J·S）
（二）吸收光谱
１、太阳光的光谱 太阳光不是单一的光，到达地表的光波长大约从300nm的紫外光到 2600nm的红外光，其中只有波长大约在390～770nm之间的光是可 见光。
酯a，然后在光下被还原成叶绿素。
谷氨酸
5-氨基 酮戊酸
胆色素 原
原卟 啉Ⅸ
叶绿素a
叶绿素 酯a
NADPH 光
原叶绿素 酯氧化还 原酶
Mg
2+ 单乙烯基原 叶绿素酯a
（二）植物的叶色
叶绿素 类胡萝卜素
叶绿素a 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 胡萝卜素 橙黄色 叶黄素 黄 色
3 3
1
2 1
1
• 正常的叶子总呈现绿色。秋天或在不良的环境中，叶片呈现黄 色或红色（花色素苷）。
进行转变的部位 光、暗反应
基粒类 基粒类 囊体 囊体
光反应 光反应
（一）叶绿素
• 1、种类 叶绿素
叶绿素a：蓝绿色
叶绿素b：黄绿色
存在于高等植物
叶绿素c：
叶绿素d： 存在于藻类中
• 2、结构 • 叶绿素是双羧酸的酯，其中一个羧基被甲醇所酯化，另一个被叶
绿醇所酯化。分子式： • 叶绿素a C55H72O5N4Mg • 叶绿素b C55H70O6N4Mg
3、化学性质:叶绿素是一种酯， 因此它们不溶于水，但能溶于酒 精、丙酮和石油醚等有机溶剂。
（二）叶绿体的成分
水:约含75%
干物质
蛋白质:占叶绿体干重的30%～45% 脂类:20%～40% 色素:8%左右 无机盐:10%左右 贮藏物质（淀粉等）:10%～20% 核苷酸、醌等：
二、光合色素的化学特性
• 光合色素有3类：
叶绿素
光合色素
类胡萝卜素
高等植物中仅有这两类
藻胆素：仅存在于红藻、蓝藻中
植物生理学
章植物的光合作用
有收无收在于水
有收无收在于水
第一节 光合作用的重要性
一、光合作用的概念
定义：光合作用是绿色植物利用光能，同化CO2和H2O，制造有
机物并释放O2的过程。
光
CO2+2H2O
(CH2O)+O2+H2O
光合细胞
二、光合作用的意义
(1) 把无机物变成有机物质 约合成5×1011t/y有机物“绿色工厂”；吸 收2.0×1011t/y碳素 (6400t/s)。 (2) 蓄积太阳能：大规模地将太阳能转变为贮藏的化学能，是巨大的 能量转换系统；将3.0×1021J/y的日光能转化为化学能 (3) 环境保护：吸收CO2，放出O2，净化空气，是大气中氧的源泉。 释放出5.35×1011t氧气/y 。 光合作用是“地球上最重要的化学反应”
第二节 叶绿体及其色素
• 叶片:光合作用的主要器官； • 叶绿体:光合作用的主要细胞器。
一、叶绿体的结构和成分 (一)叶绿体的结构
外膜:为非选择性膜 被膜
内膜:是一个有选择性的膜
基质(间质): 含可溶性蛋白、酶系等，酶促反应，同化CO2
类囊体(基粒)
基质类囊体:又称基质片层，伸展在基质中彼此 不重叠；
3.胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱
吸收带在400～500nm的蓝紫光区，它们基本不吸收红、橙、黄光， 从而呈现橙黄色或黄色.
都不吸收绿光，所以叶片主要为绿色。
（三）荧光现象和磷光现象
1.概念： 叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反
射光下呈现棕红色，称为荧光现象； 荧光出现后，立即中断光源，继续辐
射出极微弱的红光，这种光称为磷 光，这种现象称为磷光现象。
(三)影响叶绿素合成的条件
➢ ①光：叶绿素生物合成需光，否则发生黄化现象：因缺乏某些条 件而影响叶绿素形成，使叶子发黄的现象，称为黄化现象。
➢ ②温度：30℃最适宜,低于2～4℃或高于40℃抑制合成 ➢ ③矿质元素：缺少N、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn患缺绿病。 ➢ ④水分：缺水叶绿素易分解。
第三节 光合作用过程
基粒类囊体:或称基粒片层，彼此垛叠，组成基 粒。
叶绿体的结构示意图 A.叶绿体的结构模式；B.类囊体片层堆叠模式
• 基粒类囊体的垛叠的生理意义：
• ① 膜的垛叠意味着捕获光能的机构高度密集，能有效的收集光 ② 能因；为膜系统往往是酶的排列支架，膜垛叠就如形成一个长的代 谢传送带，使代谢顺利进行。因此，高等植物叶绿体中基粒类囊体 的垛叠，有利于光合进程，是一个进化的优点。
2.叶绿体色素吸收光谱： ①叶绿素a和b的吸收
光谱主要在蓝紫光区 和红光区。
②chla在红光区吸收带 偏向长波光，吸收带宽， 吸收峰高。chlb在蓝紫 光区的吸收带比chla宽、 吸收峰高，更利于吸收 短波蓝紫光。故阴生植 物比阳生植物chlb含量 高。
450 430
660 640
❖叶绿素最强的吸收区有两处： ❖波长640～660nm的红光部分； ❖波长430～450nm的蓝紫光部分。