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自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫碳素同化 b...b - 滨州职业学院.doc

自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫碳素同化 b.…

冷漠旳瞳孔_
2017-10-25 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫碳素同化 b...b - 滨州职业学院doc》,可适用于初中教育领域

自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫碳素同化bb滨州职业学院滨州职业学院教案No课程植物生理学年第二学期教师授课日期班级课题:光合色素教学目标:了解植物光合作用的意义明确光合色素的结构、性质和光学特性及荧光与磷光现象掌握影响叶绿素形成的环境因素。重点难点:、光合色素的结构、性质、光学特性、影响叶绿素形成的环境条件。教学方法:课堂讲授教具:挂图、多媒体教学教学参考书:《植物生理学》课后作业:影响叶绿素形成的环境因素有那些(光合作用的意义。(光合色素的荧光与磷光现象。教学札记:编写日期:滨州职业学院教案附页自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫碳素同化作用。不能进行碳素同化作用的生物称之为异养生物如动物、某些微生物和极少数高等植物。碳素同化作用三种类型:细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用。其中以绿色植物光合作用最为广泛合成有机物最多与人类的关系也最密切因此本章重点介绍绿色植物的光合作用。光合作用是指绿色植物吸收光能同化二氧化碳和水制造有机物质并释放氧气的过程光合作用的最简式:COHO(CHO)OSRuben和MDKamen(美国)通过O和CO同位素标记实验证明光合作用中释放的O来自于HO。为了把CO中的氧和HO中的氧在形式上加以区别用下式作为光合作用的总反应式:COHO*(CHO)O*HO至此人们已清楚地知道光合作用的反应物和生成物由于植物体内含水量高变化较大一般不用含水量的变化来衡量植物的光合速率。而根据光合产物或者释放O或吸收CO的量计算光合速率。例如用改良半叶法测定有机物质的积累用红外线CO气体分析仪法测定CO的变化用氧电极测定O的变化等。第一节光合色素一、光合作用的意义(将机物转变成有机物。地球上的自养植物一年同化的碳素约为×吨其中,是由陆生植物同化的余下的,是由浮游植物同化的。(将光能转变成化学能。绿色植物每年同化碳所储藏的总能量约为全球能源消耗总量的倍。人类所利用的能源如煤炭、天然气、木材等都是现在或过去的植物通过光合作用形成的。光合作用是一个巨型能量转换站。(维持大气O和CO的相对平衡。绿色植物在吸收CO的同时每年释放O量约×吨使大气中O能维持在,左右。因此探讨光合作用的规律和机理对于有效利用太阳能更好地为人类服务具有重大的理论和实际意义。二、光合色素光合色素主要有三类:叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。高等植物叶绿体中含有前两类藻胆素仅存在于藻类。(一)光合色素的结构与性质、叶绿素不溶于水溶于有机溶剂如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。通常用的丙酮或丙酮、乙醇、水的混合液来提取叶绿素。容易降解。叶绿素是叶绿酸的酯能发生皂化反应。叶绿酸是双羧酸其中一个羧基被甲醇酯化另一个被叶醇酯化。叶绿素a与b很相似不同之处仅在于叶绿素a第二个吡咯环上的一个甲基(CH)被醛基(CHO)所取代即为叶绿素b。叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇的“尾巴”。卟啉环由四个吡咯环以四个甲烯基(CH=)连接而成。镁原子居于卟啉环的中央带正电性与其相联的氮原子则偏向于带负电性因而卟啉具有极性是亲水的可以与蛋白质结合。另外还有一个含羰基和羧基的同素环羧基以酯键和甲醇结合。环上的丙酸基侧链以酯键与叶醇相结合。叶醇是由四个异戊二烯单位组成的双萜是一个亲脂的脂肪链它决定了叶绿素的脂溶性。卟啉环上的共轭双键和中央镁原子易被光激发而引起电子得失从而使叶绿素具有特殊的光化学性质。叶绿素仅以电子传递(即电子得失引起的氧化还原)及共轭传递(直接能量传递)的方式参与能量的传递而不进行氢的传递。叶绿素去镁叶绿素铜代叶绿素(稳定而不易降解常用醋酸铜处理来保存绿色植物标本)。叶绿素、类胡萝卜素类胡萝卜素不溶于水而溶于有机溶剂。是一类由八个异戊二烯单位组成的C不饱和烯烃。比较稳定。类胡萝卜素有两种类型:胡萝卜素呈橙黄色主要有α、β、γ三种异构体。有些真核藻类中还有ε,异构体。β胡萝卜素在动物体内水解后可转化为维生素A能预防和治疗动物的夜盲症。叶黄素呈黄色是由胡萝卜素衍生的醇类。一般情况下叶绿素类胡萝卜素:所以正常的叶片呈绿色。叶绿素易降解秋天叶片呈黄色。全部的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中以非共价键与蛋白质结合组成色素蛋白复合体(pigmentproteincomplex)以吸收和传递光能。、藻胆素存在于红藻和蓝藻中常与蛋白质结合为藻胆蛋白主要有藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白三类。功能:收集和传递光能。(二)光合色素的光学特性叶绿素在可见光区有两个最强吸收区:,nm的红光区,nm的蓝紫光区。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。叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱虽然相似但不相同:叶绿素a在红光区的吸收带偏向长波方面吸收带较宽吸收峰较高而在蓝紫光区的吸收带偏向短光波方面吸收带较窄吸收峰较低。叶绿素a对蓝紫光的吸收为对红光吸收的倍而叶绿素b则为倍说明叶绿素b吸收短波蓝紫光的能力比叶绿素a强。绝大多数的叶绿素a和全部的叶绿素b具有吸收光能的功能只有极少数特殊状态的叶绿素a分子才具有将光能转换为电能的作用(即具有光化学活性)。胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱与叶绿素不同它们的最大吸收带在,nm的蓝紫光区不吸收红光等长波光。叶绿体色素光学特性叶绿体色素光学特性连续光谱与吸收光谱(absorptionspectrum)连续光光谱吸收光光谱叶绿体色素吸收光谱图(三)光合色素的荧光现象和磷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这种现象称为叶绿素荧光现象。叶绿素为什么会发荧光呢,当叶绿素分子吸收光量子后就由最稳定的、能量的最低状态,基态上升到不稳定的高能状态,激发态。叶绿素荧光指被激发的叶绿素分子从第一单线态回到基态所发射的光。寿命很短(s,s)。处于第一三线态的叶绿素返回到基态所发射的光称为叶绿素磷光。寿命较长(s)。叶绿素吸收蓝光后处于第二单线态的叶绿素分子其贮存的能量虽远大于吸收红光处于第一单线态的状态但超过的部分对光合作用是无用的在极短的时间内叶绿素分子要从第二单线态返回第一单线态多余的能量也是以热的形式耗散。因此蓝光对光合作用而言在能量利用率上不如红光高。荧光现象在叶片和叶绿体中很难观察到是由于叶绿体吸收的光能主要用于光反应很少以发光的形式散失。三、叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系(一)叶绿素的生物合成叶绿素的合成是一个酶促反应。高等植物叶绿素的生物合成是以谷氨酸和α酮戊二酸作为原料先合成δ氨基酮戊酸。分子ALA脱水缩合形成一分子具有吡咯环的胆色素原分子胆色素原脱氨基缩合形成一分子尿卟啉原(合成过程按ABCD环的顺序进行)尿卟啉原的个乙酸侧链脱羧形成具有四个甲基的粪卟啉原以上反应是在厌氧条件下进行的。在有氧条件下粪卟啉原经脱羧、脱氢、氧化形成原卟啉原卟啉是形成叶绿素和亚铁血红素的分水岭。如果与铁结合就生成亚铁血红素若与镁结合则形成Mg原卟啉。由此可见动植物的两大色素最初是同出一源的以后在进化的过程中分道扬镳结构和功能各异。Mg原卟啉的一个羧基被甲基酯化在原卟啉上形成第五个环接着B环上的CH=CH侧链还原为CHCH即形成原叶绿酸酯。原叶绿酸酯经光还原变为叶绿酸酯a然后与叶醇结合形成叶绿素a。叶绿素b是由叶绿素a转化而成的。叶绿体发育(三)影响叶绿素形成的条件(光照:光是叶绿体发育和叶绿素合成必不可少的条件。从原叶绿酸酯转变为叶绿酸酯是需要光的还原过程如果没有光照则影响叶绿素形成一般植物叶子会发黄这种因缺乏某些条件而使叶子发黄的现象称为黄化现象。然而藻类、苔藓、蕨类、松柏科植物以及柑桔子叶和莲子的胚芽可在黑暗中可合成叶绿素其合成机理尚不清楚。温度:叶绿素的生物合成是一系列酶促反应因此受温度影响很大。最适温度是,最低温度约为,最高温度为左右。温度过高或过低均降低合成速率加速叶绿素降解。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象都与低温抑制叶绿素形成有关。矿质元素:氮和镁是叶绿素的组成成分铁、铜、锰、锌是叶绿素合成过程中酶促反应的辅因子。缺乏这些元素影响叶绿素形成植物出现缺绿症尤以氮素的影响最大。水分:植物缺水会抑制叶绿素的生物合成且与蛋白质合成受阻有关。严重缺水时叶绿素的合成减慢降解加速所以干旱时叶片呈黄褐色。氧气:缺氧会影响叶绿素的合成光能过剩时氧引起叶绿素的光氧化。此外叶绿素的形成还受遗传因素的控制。如花班叶、白化病等都是叶绿素不能正常合成之故。第页

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