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自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫作碳素同化作用(carbonassimilation).
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,与人类的关系也最密切。
光合作用(photosynthesis)是指绿色植物吸收光能,同化二氧化碳和水,制造有机物并释放氧气的过程。
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光合作用的最简式:
CO2+H2O叶绿体(CH2O)+O2
(1941,美国)通过18O2和C18O2同位素标记实验,证明光合作用中释放的O2来自于H2O。为了把CO2中的氧和H2O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:
CO2+2H2O叶绿体(CH2O)+O2+H2O
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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。
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光合作用的意义:
。地球上的自养植物一年同化的碳素约为5×1011吨,其中60%是由陆生植物同化的;
。绿色植物每年同化碳所储藏的总能量约为全球能量消耗总量的10倍。
光合作用是一个巨型能量转换站。
。绿色植物在吸收CO2的同时
×1011吨,使大气中O2能维持在21%左右。
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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,类囊体膜又叫光合膜)
基粒(由2个或更多的类囊体垛叠组成)
类囊体垛叠的生理意义:
使捕光机构密集,提高捕光能力,加速光反应。
膜系统是酶的排列支架,膜垛叠形成一个长的代谢传递带,使光合作用顺利有效地进行。
基质主要成分是可溶性蛋白质及其它代谢活跃物质。羧化酶约占可溶性蛋白质的50%,还有DNA、RNA、核糖体、淀粉体、嗜锇颗粒(叶绿体的脂类仓)等。
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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。
(1)叶绿素(chlorophyll,chl)
不溶于水,溶于有机溶剂,如乙醇、***、***、***仿等。
通常用80%的***或***:乙醇:水(::1)的混合液来提取叶绿素。
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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,可以电子传递的方式参与能量的传递
皂化反应:与碱反应生成叶绿素盐、叶醇和甲醇
置换反应:镁可被氢、铜等置换
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