光合色素的分子结构

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光合色素的结构与生物学意义

光合色素的结构与生物学意义

光合色素的结构与生物学意义光合色素是一种主要存在于植物、藻类和一些细菌中的生物大分子,它的主要作用是在光合作用中捕获和传递光能,并将它转化成化学能,驱动光合作用的进行。

在此过程中,光合色素的结构和生物学意义显得尤为重要。

一、光合色素的结构光合色素是复杂的生物大分子,包括了多种不同的分子,如叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮等。

其中最重要的光合色素是叶绿素,它是一种由四个环构成的大分子,其中包含了一个镁原子和一个长烷基链。

这个烷基链附着在一个具有吸收光线的芳香环上,这是叶绿素吸收光线的主要部位。

叶绿素的结构可以由不同种类的叶绿素分子组成,如叶绿素a、b、c等。

这些叶绿素分子的结构略有不同,但它们都有相似的化学特征,可以吸收不同波长的光线。

类胡萝卜素是另一种光合色素,它的主要结构是由若干个同构的异戊烯骨架构成的。

它与叶绿素不同,不能直接参与光合作用,但它能够增强叶绿素吸收光线的能力,从而提高整个光合作用的效率。

类黄酮是另外一种较为常见的光合色素,它的分子结构比较复杂,其中含有一个或多个具有芳香环的分子。

它们作为抗氧化剂的作用,能够保护光合色素不受氧化损伤,从而维持光合作用的正常进行。

二、光合色素的生物学意义光合色素在生物界中的生物学意义是非常重要的。

首先,光合色素能够吸收太阳光,将太阳能转化成植物可以利用的化学能。

这是所有生命活动所必需的基本能量来源之一。

其次,在光合作用中,光合色素不仅吸收太阳光,还能够将光能传递给反应中的其他分子,如辅酶Q、细胞色素等,从而组成了光合作用的反应链。

通过这个反应链,光合色素能够将太阳能转化成植物生长所需的物质,如葡萄糖、氧气等。

光合色素的生物学意义不仅体现在这个方面。

光合色素还能够影响植物的生长发育。

一些研究表明,光合色素对植物的生长发育具有调节作用。

例如,某些光合色素含量的增加可以促进植物的生长,而另一些色素含量的减少则会抑制植物的生长。

这是因为光合色素在生理调节中的作用,比如说叶绿素可以参与植物的光信号传递、调节植物的水分平衡、保持植物的叶绿素含量等。

第四章 光合色素

第四章   光合色素
缺N 缺N CK
萝卜缺N的植株老叶发黄
缺 N 老叶发黄枯死,新叶色淡 , 生长矮 小,根系细长,分枝(蘖)减少。
棉花缺Mg网状脉
苹果缺Fe新叶脉间失绿
黄瓜缺锰叶脉间失绿 柑桔缺Zn小叶症 伴脉间失绿
椭圆小球藻
缺磷、钾
缺氮、镁、铁
(4) 遗传
叶绿素的形成受遗传因素控 制,如水稻、玉米的白化苗以及 花卉中的斑叶不能合成叶绿素。 有些病毒也能引起斑叶。
稀释倍数
• (1)取藻类组织,擦净组 织表面污物,剪碎,混匀。 • (2)称取剪碎的新鲜样品 0.5g,放入研钵中,加少量 石英砂和碳酸钙粉及2~ 3mL80%丙酮,研成匀浆, 再加80%丙酮5mL,继续研 磨至组织变白。
2.类胡萝卜素(carotenoid)
类胡萝卜素 胡萝卜素 橙黄色 不溶于水 叶黄素 鲜黄色 溶于有机溶剂 • 分子式、结构式: 胡萝卜素:C40H56 有α、β、γ三种同分异构体 叶黄素是胡萝卜素的衍生物,其两端的紫罗兰酮环第 四位C上的H被OH取代,分子式为C40H56O2
海棠
花叶
吊兰
问题:指出植物有哪些黄化现象,并分析产生的原因。
(四)色素在光合作用中的功能
概念
反应中心色素:少数特殊状
态的chl a分子,它具有光化学活性, 是光能的“捕捉器”、“转换器”。
聚光色素(天线色素):
没有光化学活性,只有收集光能的 作用,包括大部分 chla 和全部 chlb、
பைடு நூலகம்
胡萝卜素、叶黄素。
2. 发射荧光与磷光
激发态的叶绿素分子 回至基态时,可以光 子形式释放能量。 荧光。 磷光。
Chl* 10-9s Chl + hν 荧光发射 ChlT 10-2s Chl + hν 磷光发射 磷光波长比荧光波长长,转换的时间也较长,而强度只有荧 光的1%,故需用仪器才能测量到。

光合色素文档

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光合色素引言光合色素是一类嵌入在光合膜中的分子,它们在光合作用中承担着重要的角色。

光合色素能够吸收光能并将其转化为化学能,从而驱动生物体进行能量合成和生物转化反应。

本文将重点介绍光合色素的种类、结构及其在光合作用中的功能。

光合色素的种类和结构光合色素是多种多样的,不同的生物体内含有不同种类的光合色素。

其中最常见的光合色素包括叶绿素、类胡萝卜素和类红藻素等。

叶绿素叶绿素是植物和一些原核生物如藻类的光合色素之一。

它们呈现出绿色,可以将光子能量有效地转化为化学能。

叶绿素分子结构主要由两个部分组成:色素环和长碳链。

色素环中含有镁离子,而碳链部分则与光合蛋白质相互作用,形成光合复合物。

类胡萝卜素类胡萝卜素是一类红、橙、黄等颜色的光合色素,存在于植物、藻类和某些细菌中。

与叶绿素不同,类胡萝卜素在吸收光能时,将其转移到叶绿素等其他接受体上。

类胡萝卜素的分子结构与胡萝卜素相似,它们都含有一系列共轭双键,使其能够吸收可见光的不同波长。

类红藻素类红藻素广泛存在于一些海洋生物中,如藻类和某些细菌。

它们的分子结构与胆红素相似,含有镁离子。

类红藻素能够吸收红光和近红外光,对光合作用中的深层次反应起到重要作用。

光合作用中光合色素的功能光合作用是一系列光化学反应,其中光合色素起着至关重要的作用。

光合色素能够吸收光能并将其转化为化学能,从而驱动光合作用的进行。

光的吸收和传递光合色素对光的吸收主要发生在光合膜中的光合复合物中。

当光合色素分子吸收光子能量时,能量被转移到叶绿素的反应中心或类胡萝卜素的接受体上。

这种能量传递过程是高效的,使得光能得到最大化利用。

光合色素的电子传递光合作用过程中,光合色素中的叶绿素分子吸收到光能后,通过电子传递链将能量转化为化学能。

通过一系列的氧化还原反应,电子逐渐从叶绿素分子传递给辅助光合色素、细胞色素和细胞色素f等,最终被转移至反应中心并用于光合作用的进一步反应。

氧气的产生在光合作用的最后一个阶段,光合色素通过电子传递链将水分子分解成氧气和电子。

文档:光合色素

文档:光合色素

光合色素1.光合色素及其化学结构在叶绿体内,类囊体膜上的色素可以分为两类:一类具有吸收和传递光能的作用,包括绝大多数的叶绿素a,以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素;另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a,这种叶绿素a能够捕获光能,并将受光能激发的电子传送给相邻的电子受体。

在类囊体膜中,上述色素并非散乱地分布着,而是与各种蛋白质结合成复合物,共同形成称作光系统的大型复合物。

在叶绿素的分子结构中有一个卟啉环,卟啉环的中间结合了一个镁原子。

卟啉环具有双键和单键交错的网络结构,使叶绿素分子对一定波长内的光具有较强的吸收能力。

叶绿素分子还具有一个长的疏水性尾部,有利于叶绿素稳定地分布在类囊体膜中。

胡萝卜素是含有11个碳碳双键的化合物,有12种同分异构体,常见的是β胡萝卜素,叶黄素则是β胡萝卜素的衍生物。

2.光合色素将能量汇集到反应中心光系统由捕光系统和光反应中心组成。

其中,捕光系统又被形象地称作天线,它由数百个叶绿素等色素分子组成。

这些色素分子有序地排列,使捕获的光能能够从一个叶绿素分子传递给另一个叶绿素分子,并最终将能量汇集到光系统的反应中心。

反应中心是由蛋白质和一对特殊的叶绿素分子组成的跨膜复合体。

在这个复合体中,能量被捕获并用于激发这对特殊的叶绿素分子中的电子。

受激发的电子被迅速传递给相邻的电子受体,失去电子的叶绿素分子在相关酶的作用下,获得水中氧元素的电子而恢复到稳定状态,水被氧化成氧气,并释放出H+。

3.受激发的电子沿光合链传递,电子传递驱动ATP和NADPH的合成从反应中心叶绿素分子中激发的电子,沿着类囊体膜中的一系列电子传递体转移,组成光合链。

光合链中能量的变化有两次起落,涉及两个光系统。

光系统Ⅱ(由于历史的原因而被误称为光系统Ⅱ)的色素吸收光能以后,产生一个高能电子,并将高能电子传送到电子传递体Q(质体醌),传递到Q上的高能电子就好像接力赛跑中的接力棒一样,依次传递给细胞色素bf复合物(由细胞色素蛋白和血红素基团组成的复合物)、质体蓝素(一种相对分子质量较小的含铜蛋白质)。

光合色素的名词解释

光合色素的名词解释

光合色素的名词解释光合作用是地球上生命能量的主要来源之一,而光合作用中的一个重要角色就是光合色素。

光合色素是一类能够吸收太阳光能量并将其转化为化学能的复合物。

在生物界中,光合色素广泛存在于植物、藻类和一些细菌中。

1. 光合色素的定义光合色素是一类具有特殊结构和功能的生物分子,能够吸收特定波长的光能并将其转化为化学能。

它们通过光合作用将光能转化为合成有机物质和释放氧气,从而为生命提供能量。

2. 光合色素的结构和种类光合色素通常由一个色素分子和一个辅助分子组成。

色素分子是光能子单位,能够吸收特定波长的光并转化为化学能。

辅助分子则起到传递和转移能量的作用。

在植物和藻类中,最常见的光合色素是叶绿素。

叶绿素分子的结构中包含一个由苯环和吡咯环组成的大分子,能够吸收蓝、绿和红光,并反射出绿色。

除叶绿素外,植物还含有类胡萝卜素、叶黄素等其他类型的光合色素。

叶绿素和类胡萝卜素都属于类红外光合色素,它们能够吸收波长较长的光,并拓展了光合作用的光谱范围。

类红外光合色素在光照较弱的条件下起到了重要的作用。

3. 光合色素的作用和功能光合色素在光合作用中起到关键作用。

它们能够吸收光能并将其转化为化学能,供光合作用所需的化学反应使用。

光合色素通过光合作用将二氧化碳和水转化为有机物质,如葡萄糖,并释放氧气。

光合色素在光能吸收和传递过程中也起到了调节作用。

它们能够调节能量的传递速率,保持光合作用的稳定运行。

同时,光合色素也能够吸收多余的能量,以防止光能损伤细胞。

除了参与光合作用以外,光合色素还具有其他生理功能。

例如,类胡萝卜素在植物中起到抗氧化和抗紫外线辐射的作用。

叶黄素在光合作用受到抑制时,能够帮助维持细胞的能量平衡。

4. 光合色素的应用前景光合色素的研究不仅有助于我们理解生命的起源和演化,还可以为生物能源和环境保护提供重要的应用前景。

研究光合色素的结构和功能有助于我们设计出更高效的光合作用模拟系统,从而提高生物质能源的生产效率。

光敏色素相关知识点总结

光敏色素相关知识点总结

光敏色素相关知识点总结一、光敏色素的结构光敏色素的结构主要包括分子的化学结构和空间构型两个方面。

光敏色素一般由色素分子和辅助蛋白组成,色素分子是光敏色素的主要功能部分,辅助蛋白则起着稳定、传递光信号等作用。

1. 色素分子的结构色素分子的结构一般由环状或共轭结构组成,这些结构使得色素分子具有特定的吸收光谱和光化学反应性质。

其中,最为典型的光敏色素包括叶绿素、类胡萝卜素、视紫红素等。

2. 辅助蛋白的结构辅助蛋白通常是由蛋白质构成,它们能够与色素分子结合形成光敏色素蛋白复合物,通过稳定、传递光信号等方式参与光敏色素的光化学反应。

二、光敏色素的功能光敏色素在生物体中具有多种重要的功能,主要包括光合作用、视觉、生物钟和其他感光行为等方面。

1. 光合作用叶绿素是植物和藻类中的光敏色素,它是光合作用的关键分子之一。

在光合作用中,叶绿素能够吸收光能并将其转化为化学能,从而驱动二氧化碳的固定和生物体的生长发育。

2. 视觉视紫红素是动物体中的光敏色素,它主要存在于视觉细胞中,能够感受光信号并将其转化为神经信号,从而使得动物能够感知外界的光线刺激。

3. 生物钟生物钟是许多生物体中的一种重要生理节律,能够使生物体在没有外界时间信息的情况下保持一定的生物节律。

光敏色素在生物钟中起着非常重要的调节作用,能够感知昼夜变化并调节生物体的生理活动。

4. 其他感光行为除了光合作用、视觉、生物钟外,光敏色素还参与了许多其他感光行为,如植物的光导性生长、动物的季节性繁殖行为等。

三、光敏色素的生物学意义光敏色素的广泛存在和重要功能使得其具有重要的生物学意义,主要包括生物进化、光能利用和环境适应等方面。

1. 生物进化光敏色素的存在和功能在生物进化过程中发挥了重要作用,比如叶绿素的出现是植物向陆地环境的成功适应的一个重要标志。

2. 光能利用光敏色素能够吸收光能并将其转化为化学能,这种能力使得生物体能够充分利用太阳能,在营养和能量供给方面具有重要意义。

第二节 叶绿体和光合色素

一、叶绿体叶片是光合作用的主要器官,而叶绿体(chloroplast,chlor)是光合作用最重要的细胞器。

(一)叶绿体的发育、形态及分布1.发育高等植物的叶绿体由前质体(proplastid)发育而来,前质体是近乎无色的质体,它存在于茎端分生组织中。

当茎端分生组织形成叶原基时,前质体的双层膜中的内膜在若干处内折并伸入基质扩展增大,在光照下逐渐排列成片,并脱离内膜形成囊状结构的类囊体,同时合成叶绿素,使前质体发育成叶绿体。

幼叶绿体能进行分裂。

2.形态高等植物的叶绿体大多呈扁平椭圆形,每个细胞中叶绿体的大小与数目依植物种类、组织类型以及发育阶段而异。

一个叶肉细胞中约有10至数百个叶绿体,其长3~7μm,厚2~3μm。

3.分布叶肉细胞中的叶绿体较多分布在与空气接触的质膜旁,在与非绿色细胞(如表皮细胞和维管束细胞)相邻处,通常见不到叶绿体。

这样的分布有利于叶绿体同外界进行气体交换。

4.运动叶绿体在细胞中不仅可随原生质环流运动,而且可随光照的方向和强度而运动。

在弱光下,叶绿体以扁平的一面向光以接受较多的光能;而在强光下,叶绿体的扁平面与光照方向平行,不致吸收过多强光而引起结构的破坏和功能的丧失。

(二)叶绿体的基本结构叶绿体是由叶绿体被膜、基质和类囊体三部分组成(图4-4)。

图4-4 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1.叶绿体被膜(chloroplast envelope) 叶绿体被膜由两层单位膜组成,两膜间距5~10nm 。

被膜上无叶绿素,它的主要功能是控制物质的进出,维持光合作用的微环境。

外膜(outer membrane)为非选择性膜,分子量小于10000的物质如蔗糖、核酸、无机盐等能自由通过。

内膜(inner membrane)为选择透性膜,CO 2、O 2、H 2O 可自由通过;Pi 、磷酸丙糖、双羧酸、甘氨酸等需经膜上的运转器(translocator)才能通过;蔗糖、C 5`C 7糖的二磷酸酯、NADP +、PPi 等物质则不能通过。

光敏色素的结构与功能

光敏色素的结构与功能光敏色素是一类具有感光性质的分子,其结构包括一个蛋白质分子和一个特定的色素分子。

它们存在于动植物中,起着感光和调节生理功能的作用。

本文将深入探讨光敏色素的结构和功能。

一、光敏色素的结构1.色素分子色素分子是光敏色素的核心,它是一种含有一系列双键的有机分子。

它们的吸收光谱是由它们的分子结构决定的。

例如,视蛋白中的色素分子是一种紫质,具有通过吸收光子产生光化学反应的能力。

不同光敏色素中的色素分子有很大的差异,决定了它们吸收的光的波长范围。

2.蛋白质分子蛋白质分子是光敏色素中的另一个重要组成部分,它们为色素分子提供一个稳定的基础。

蛋白质分子中的氨基酸残基与色素分子共同构成了一个复杂的空间结构。

不同的蛋白质分子决定了光敏色素的功能。

3.脱落基脱落基是光敏色素中的一种中间化合物,在感光过程中起着重要作用。

当色素分子吸收光子时,它们会产生激发态,脱落基是从激发态产生的一种中间物质,它可以将能量从激发态转移到下一个分子中,从而引发光化学反应。

脱落基在感光过程中起着关键的转换作用。

二、光敏色素的功能1.视觉感受视网膜中的视蛋白是一种光敏色素,它在人眼中起着重要的视觉感受作用。

当视蛋白中的紫质分子吸收光子时,它会发生构象变化,这种变化会激活细胞,从而产生信号,使我们看到光和颜色。

视觉感受是光敏色素最重要的功能之一。

2.生理调节光敏色素在调节生理功能方面也起着重要作用。

在植物中,光敏色素可以感受光线以及光周期的变化,从而控制生长、开花等生理过程。

在动物中,光敏色素可以调节内分泌系统、睡眠等生理过程。

3.光合作用在光合作用过程中,植物中的叶绿素和其他光敏色素起着关键的作用。

当叶绿素分子吸收光子时,它会发生电荷分离,从而引发光合作用反应。

其他光敏色素也可以通过类似机制参与到光合作用中。

光合作用是生物体最基本的代谢过程之一,光敏色素在其中发挥了重要的作用。

总之,光敏色素是一类非常重要的分子,它们的结构和功能各异。

光合作用色素

光合作用色素光合作用是一种重要的生物化学过程,它通过光合作用色素的参与,将太阳能转化为化学能,为植物和一些浮游生物提供能量。

光合作用色素是实现这一过程的关键因素之一。

本文将从不同角度介绍光合作用色素的种类、结构和功能。

光合作用色素主要包括叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素衍生物等。

其中,叶绿素是最重要的光合作用色素之一。

它在光合作用中扮演着捕获光能、转化为化学能的重要角色。

叶绿素分子由一个大的类胡萝卜素环和一个镁离子组成,它们共同形成了叶绿素分子的中心部分。

这个结构使得叶绿素能够吸收可见光中的红、橙和蓝绿光,而反射绿色光线,因此我们才能看到植物叶片呈现出绿色。

除了叶绿素外,类胡萝卜素也是一类重要的光合作用色素。

类胡萝卜素分子结构中含有长的共轭系统,使其能够吸收可见光中的蓝紫光,反射黄橙红光。

这就是为什么一些蔬菜和水果的颜色呈现出橙黄色或红色的原因。

类胡萝卜素不仅在光合作用中起到了光能的吸收和传递作用,还具有抗氧化和免疫增强的功能。

除了叶绿素和类胡萝卜素,还有一些叶绿素衍生物也参与了光合作用。

其中最重要的是光合色素a和光合色素b。

光合色素a和光合色素b是植物中最常见的两种光合作用色素。

它们的分子结构与叶绿素非常相似,但在结构上有一些微小的差异。

这些差异使得它们能够吸收不同波长的光线,从而扩大了植物对光能的吸收范围。

光合作用色素的功能不仅限于光能的吸收和传递,还包括电子的转移和化学反应。

在光合作用中,光合作用色素通过捕获光能,激发电子,并将其传递给其他分子。

这些电子在传递过程中释放能量,驱动了一系列的化学反应,最终将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。

这个过程同时也产生了ATP和NADPH等能量分子,为植物提供了所需的能量。

总的来说,光合作用色素在光合作用中起着至关重要的作用。

它们通过吸收光能、激发电子和传递能量,将太阳能转化为化学能,并为植物和一些浮游生物提供能量。

叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素衍生物等不同类型的光合作用色素在各自的波长范围内吸收光能,使植物能够适应不同光照条件。

光合作用

光合作用
一、捕获光能的色素和结构
绿叶
叶绿体亚显微 结构模式图
叶片中的叶肉细胞
叶肉细胞
亚显微结构模式图
与光合作用有关的色素和酶分布在哪里呢?
在类囊体膜上分布有光合作用所需的 色素 和 酶 ,在基 质中也分布有光合作用所需的 酶 。
外膜

基质


内膜
③ 基粒
类囊体膜
④.
层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散,当扩散 到细线时,色素便溶解在层析液中,并随着层析 液一起向上扩散,而不同的色素溶解不同,扩散 速度也不同,所以将不同色素分离开。
1779英格豪斯重复实验
1864 萨克斯(德国)实验
结论:绿色叶片在光合作用中产生淀粉。
萨克斯实验问答
1.为什么对植物先进行暗处理? 答:为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。 2.为什么让叶片的一半曝光,另一半遮光呢?
答:为了进行对照。
恩格尔曼实验
1.为什么选用黑暗并且没有空气的环境?
答:为了排除实验前环境中光线和氧的 影响,确保实验的准确性。
鲁宾-卡门实验
鲁宾和卡门实验
实验组 对照组
向绿色植物提供 向绿色植物提供 18 18 H2 O、CO2 , 释 H2O、 C O2 , 18 放的氧是 O2 释放的氧是O2 结论:光合作用释放的氧全部来自水
20世纪40年代,卡尔文(M.Calvin) 用14C标记的CO2供小球藻实验, 追踪检测其放射性。探明CO2中的 C的转移途径。
光合作用的概念
CO2+H2O 叶绿体 (CH2O)+O2
范围 —— 绿色植物 场所 —— 叶绿体 动力 —— 光能 原料 —— 二氧化碳和水 产物 —— 储存着能量的有机物和氧气 实质: 合成有机物,储存能量
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光合色素
[作者:gugang 转贴自:本站原创点击数:2388 更新时间:2007-8-13 文
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植物的光合作用实际上是把太阳光能转化为生物化学能的过程,而要实现能量转换,首先就必须有吸收光能的物质。

在叶绿体中吸收光能的物质便是光合色素,因此得先对光合色素的种类有个概要的了解。

光合色素主要有三种类型:叶绿素类、类胡萝卜素类和藻胆素类。

(1)叶绿素类
叶绿素是叶绿体的主要色素,也是光合作用过程中最重要的光合色素,在所有光合器官中都含有叶绿素。

绿色植物的叶绿素至少可分为叶绿素a、b、c和d几种,而能进行光合作用的光合细菌须含有细菌叶绿素a和b。

叶绿素a广泛地存在于所有绿色植物的叶绿体中,是类囊体膜的主要色素;叶绿素b是另一种重要色素,它总是伴随叶绿素a存在于高等植物和绿藻中。

而叶绿素c存在于硅藻、鞭毛藻和褐藻中,叶绿素d存在于红藻中,这些藻类均含有叶绿素a,但不含叶绿素b,而蓝藻只含叶绿素a。

叶绿素a和b都卟啉化合物,它们都有一个卟啉“头”和一长链的叶绿醇“尾巴”。

卟啉“头”由四个吡咯环组成,卟啉环的中心有一个镁(Mg)原子,它与四个氮原子保持等距离。

这个大环中有一整套共轭双键,即有一个π键,叶绿素之所以呈绿色,是由卟啉中的π电子和Mg决定的。

叶绿素a和b两种色素在结构上和分子量方面差别不大,仅在第Ⅱ个吡咯环的侧链上有所区别:叶绿素a的侧链上是甲基(-CH3),当-CH3被醛基(-CHO)代替时便成为叶绿素b。

叶绿素a的分子式为C55H72O5N4Mg,而叶绿素b的分子式为C55H70O6N4Mg,它们的分子量分别为893.5和907.5。

叶绿素a为蓝绿色,叶绿素b为黄绿色。

从叶绿素a和b的吸收光谱可以看到,它们在蓝紫区橙红区各有一个强的吸收峰,这说明叶绿素主要吸收橙红光和蓝光。

因此,这两种光对光合作用最有效。

叶绿素对光谱中段的绿光吸收得很少,绿光被反射出来,这就是为什么植物叶片通常都呈绿色的原因。

还可以看到,叶绿素b的两个吸收峰比叶绿素a的两个吸收峰更为靠近,因此,叶绿素b的存在使得叶片的吸收光谱缩短了一些“绿色空档”,从而提高了叶片对不同波长光的利用效率。

这大概就是阴生植物叶绿体中有更高比例的叶绿素b的原因。

因为阴生植物所处的光环境比阳生植物差,要吸收不同波长的光才能获得足够的光能来满足光合作用的需要。

当卟啉环缺少中心部分的镁原子时,这种叶绿素便成为脱镁叶绿素。

在光合器官中除含有叶绿素a和b外,还含有少量脱镁叶绿素,它们在光合作用中同样有着重要地位,它的功能将在下面的有关章节中叙述。

卟啉环中的镁原子还可以被铜(Cu)或锌(Zn)取代,取代后叶绿素仍为绿色。

根据这一原理可制作绿色植物标本,即用醋酸铜浸泡新鲜的植物标本,这样便可较长久地保持绿色。

(2)类胡萝卜素类
光合器中除含有叶绿素外,还含有类胡萝卜素,它们通常可分为胡萝卜素和叶黄素两类,前者是碳氢化合物,呈橙黄色,而后者为含氧的化合物,呈黄色。

胡萝卜素有三种类型:α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和γ-胡萝卜素,它们是具有相同分子式的立体异构体。

在绿色植物叶片中的两种主要黄色素是β-胡萝卜素和叶黄素。

胡萝卜素和叶黄素总是与叶绿素a和b一起存在于高等植物的叶绿体中,它们吸收蓝光,并把吸收的光能传递给叶绿素a,最终用于光合作用;它们还起到保护叶绿素的作用,可防止强光对叶绿素的破坏。

在一般条件下,绿色植物中类胡萝卜素的颜色被叶绿素的颜色所掩盖,秋天,由于叶绿素解体,这些黄色素的颜色便显现出来,其中有些因氧化而变成橙色甚至红色,于是我们便可看到叶片由绿色变黄色或红色的景象。

然而,秋天时枫树的叶子变红主要是由于叶片存在一种不能把吸收的光能用于光合作用的花青素所致,低温有利于这种色素的形成而不利于叶素的形成,当花青素含量很高时叶片例呈现红色。

(3)藻胆素类
藻胆素是藻红蛋白和藻蓝蛋白的总称,它们仅存在于红藻和蓝藻中。

红藻以含藻红素为主,也含有一定数量的藻蓝素,而蓝藻则主要含藻蓝素,也含有藻红素。

这两种色素的结构与叶绿素有相似之处,它们能吸收叶绿素a难以吸收的黄绿光,并最终把所吸收的光能传递给叶绿素a,供光合作用利用,这就使得生活在海洋深处的红藻等藻类能够利用绿光进行光合作用。

以上介绍了绿色植物光合色素的三大类型。

根据它们的功能,又可把这些色素分为两类,即主要色素和辅助色素。

在光合作用中只有叶绿素a直接参与光合作用的光反应,因此称它主要色素,而其他色素如叶绿色素b、类胡萝卜素和藻胆素,它们所吸收的光只有传递给叶绿素a才能在光合作用中起作用,故称这几种色素为辅助色素。

进一步研究发现,在众多的叶绿素a 中只有极少数处于特殊状态的叶绿素a分子才能进行光反应,这种叶绿素a又称为反应中心叶绿素,而其他叶绿素a和辅助色素一样,也只是吸收光能并把光能传递给反应中心叶绿素a。

因此,就其功能而言,绝大部分叶绿素a也属于辅助色素之列,这些辅助色素就像收集无线电波的天线那样收集光能,故又把它们称为天线色素。

我们在第二章谈到的光合单位,就是由大约300个天线色素分子和1个反应中心叶绿素a分子构成的光能接受器。

天线色素收集光能,然后把光能传递给反应中心色素供其进行光反应。

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