照光后 黑暗
叶绿素荧光
红色(极微弱)
叶绿素磷光
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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。
➢离体色素溶液为什ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ易发荧光？ ➢这是因为溶液中缺少能量受体或电 子受体的缘故。
➢色素发射荧光的能量与用于光合作 用的能量是相互竞争的，这就是叶绿 素荧光常常被认作光合作用无效指标 的依据。
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
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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
※ 第三章 光合作用
（4+6）
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假设光合作用是一个物 质生产过程，那么： 1）原料、产品是什么？ 2）工厂、车间是什么？ 3）工人有哪些？ 4）生产流程是怎样？ 5）制约因素有哪些？
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第一节 光合作用概述 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 ※
对提取的叶绿体色素浓溶液照 光，在与入射光垂直的方向上 可观察到呈暗红色的荧光
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Chl + hν
chl*
基态 光子能量 激发态
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激发态能量转变的方式：
1.放热
2.发射荧光与磷光 激发态叶绿素分子回至基态时，以光子形式释放 能量。
3.色素分子间的能量传递
4.光化学反应 激发态色素分子把激发的电子传递给受体分子。
E/KJ.mol-1 297 289 259 222 209 197 172
（二）光合色素的吸收光谱——物质 对不同波长光的吸收情况
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chlb B-胡萝卜素
叶黄素
藻红蛋白 藻蓝蛋白
chla
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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在红光区吸收带偏向长 波光,吸收带较宽,吸收峰较高
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教学目标
1. 掌握叶绿体结构及光合色素种类和性质； 2. 初步弄清光合作用机理（重点和难点）； 3. 了解光呼吸的基本过程和主要生理功能； 4. 掌握同化物运输与分配的规律; 5. 了解光合作用的影响因素; 6. 掌握光合作用与农业生产的关系.
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第一节 光合作用概述
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。
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。
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光合作用概图
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二、光合作用的早期研究
◆1771年英国化学家J.Priestley发现植物 可净化空气，他实际上发现了植物放氧； ◆1779年荷兰人Jan Ingenhousz发现植物只 有在光下才净化空气,证明光的参与； ◆1782年瑞士科学家J.Sennebier发现CO2可 以促进植物在光下产生"纯净"空气；
量来自光能。
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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。
◆1941年Ruben等用H2O*证明氧气来源于 水光解
光
CO2 + 2H2O※
(CH2O) + O2※ + H2O
叶绿体
光合作用中释放的O2来自H2O。
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三、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
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叶绿素a：蓝绿色
C32H30ON4Mg
COOCH3 COOC20H39
叶绿素b：黄绿色
C32H28O2N4Mg
COOCH3 COOC20H39
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Mg偏向带正电荷，N
偏向带负电荷，亲水
“头部”
醋酸铜处理可以保
存绿色植物标本。
亲脂性“尾巴”
叶绿素的功能：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。
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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
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3、藻胆素
藻红蛋白
藻胆蛋白
吸收和传递光能
藻蓝蛋白
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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
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人类面临 四大问题
人口急增 食物不足 资源匮乏 环境恶化
依赖 光合生产
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第二节 光合色素
一、叶绿体的结构叶绿体的形态与分布
叶绿体 叶肉
气孔
基粒
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类囊体
类囊体
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类囊体腔
ATP合成E 光系统Ⅰ
光系统Ⅱ
基粒类囊体
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基质类囊体
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双层膜（控制代谢物质进出的屏障）
类囊体（基质~、基粒~，） 垛迭
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）
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◆1864年J.Sachs观察到光照下叶绿体中的 淀粉粒增大，证明光合中有有机物产生；
◆ 19世纪末至20世纪30年代末：
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
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二、光合色素的结构与性质
光合色素在叶绿体中的分布 光合色素都包埋在类囊体膜中，以 非共价键与蛋白质结合在一起形成色素 蛋白，以吸收和传递光能。
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叶绿体中光合色素的分布
亲水头部 亲脂尾部
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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。
叶绿素在红光区（640~660nm）和蓝紫光区 （ 430~450nm）有最强吸收。
叶绿素对橙光、黄光吸收较少，其中尤以对绿 光的吸收最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。
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类胡萝卜素的最大吸收峰在蓝紫光区。
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（三）荧光现象和磷光现象 光与叶绿体的相互作用
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叶绿素的光激发
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叶绿素溶液
透射光 反射光
绿色 红色