第1页：光合作用的意义与光合色素
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。
光合作用的意义
- 把无机物转变成有机物
- 将光能转变成化学能，并蓄积在形成的有机化合物中，人类利用的煤、天然气、木材等都是现在或过去植物光合作用的产物
- 维持大气中O2和CO2的相对平衡
- 光合器
- 叶绿体是进行光合作用的光合器。
- 叶绿素
- 高等植物主要有叶绿素a（蓝绿色）和叶绿素b（黄绿色），不溶于水而溶于乙醇、丙酮等有机溶剂；是叶绿酸的酯，能发生皂化反应。分子含一个卟啉环“头部”和一个叶绿醇（植醇）“尾巴”，镁原子居于卟啉环中央，卟啉具亲水性，叶绿醇决定其脂溶性。卟啉环中的镁可被H+、Cu2+、Zn2+置换，用醋酸铜处理可保存绿色标本。
- 类胡萝卜素
- 包括胡萝卜素（橙黄色）和叶黄素（黄色），功能是吸收和传递光能、保护叶绿素。
- 藻胆素
- 仅存在于红藻和蓝藻中，常与蛋白质结合为藻胆蛋白，包括藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白，具收集和传递光能的作用。
第2页：色素吸收光谱与原初反应
- 吸收光谱
- 叶绿素对橙光、黄光吸收较少，对绿光吸收最少，故溶液呈绿色；胡萝卜素和叶黄素的最大吸收带在蓝紫光区，不吸收红光等长波光；藻蓝蛋白吸收最大值在橙红光部分，藻红蛋白在绿光、黄光部分。
- 荧光现象和磷光现象
- 叶绿素溶液在透射光下呈绿色、反射光下呈红色，称荧光现象；从第一单线态回到基态发射的光称荧光，处在第一三线态的分子回到基态发出的光称磷光。叶片和叶绿体中荧光很弱，一般不超过吸收能量的5%。
- 反应中心色素
- 少数特殊状态的叶绿素a分子，具光化学活性，既能捕获光能又能将光能转换为电能，称为“陷阱”。
- 聚光色素
- 又称天线色素，无光化学活性，能吸收光能并传递到反应中心色素，包括绝大部分叶绿素a和全部叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素等；约250—300个色素分子聚集的光能传给一个反应中心色素。
- 光合单位
- 每吸收与传递1个光量子到反应中心完成光化学反应所需协同作用的色素分子数，包括聚光色素系统和光合反应中心，是类囊体膜上能完成光化学反应的最小结构功能单位。
反应中心至少包括一个反应中心色素分子（原初电子供体P）、一个原初电子受体（A）和一个次级电子供体（D）。高等植物的最终电子供体是水，最终电子受体是NADP+。
第3页：电子传递与光合磷酸化
- PSⅠ的光化学反应是长光波反应，主要特征是NADP+的还原：反应中心色素P700受激发后把电子传给各种电子受体，经铁氧还蛋白（Fd），在NADP还原酶参与下把NADP+还原成NADPH
- PSⅡ的光化学反应是短光波反应，主要特征是水的光解和放氧：反应中心色素P680夺取水中的电子供给PSⅠ
- 光合链：定位在光合膜上、按氧化还原电位高低排列的一系列电子传递体，呈侧写的“Z”形，包括质体醌（PQ）、细胞色素b6/f复合体、铁氧还蛋白（Fd）和质蓝素（PC）；PQ是双电子双H+传递体，在传递电子的同时把H+从膜外带入膜内
- 水的光解和放氧
- 希尔于1937年发现，将离体叶绿体加到具有氢受体的水溶液中照光即发生水的分解并放出氧气，又称希尔反应。
- 光合磷酸化
- 叶绿体在光照下把无机磷（Pi）与ADP合成ATP的过程，分为非环式光合磷酸化和环式光合磷酸化。ATP酶由突出于膜表面的亲水性CF1复合体和埋置于膜内的疏水性CF0复合体构成，催化部位在CF1上。
- 化学渗透学说
- 由米切尔提出。光下PQ穿梭把膜外质子运入膜内，水在膜内侧分解释放H+，膜内外产生电位差和质子浓度差，合称质子动力势；H+沿浓度梯度返回膜外时，在ATP酶催化下合成ATP。
第4页：碳同化途径与光呼吸
- 二氧化碳同化
- 植物利用光反应中形成的同化力（ATP和NADPH），将CO2转化为碳水化合物的过程，在叶绿体基质中进行。高等植物的碳同化途径有C3途径、C4途径和CAM（景天酸代谢）途径三条，其中C3途径是最基本最普遍的途径，也只有它具备合成淀粉等产物的能力。
- 光呼吸
- 植物的绿色细胞在光下吸收氧气、放出二氧化碳的过程，仅在光下发生并与光合作用密切相关；其全过程需要叶绿体、过氧化体和线粒体三种细胞器协同完成。一般生活细胞在光下和暗中都能进行的呼吸称暗呼吸。
- Rubisco的方向
- CO2和O2竞争Rubisco的同一活性部位并互为抑制剂，反应方向取决于外界CO2与O2浓度的比值；大气中CO2/O2比值很低，加氧酶活性不可避免。
光合碳同化类型的划分
- C3植物、C4植物、C3—C4中间植物和CAM植物
- 碳同化途径可随器官、部位、生育期和环境条件变化：甘蔗茎秆叶绿体只具C3途径，高粱开花后转变为C3途径，高凉菜在短日照下为CAM植物，长日照低温下变为C3植物
- 冰叶日中花在水分胁迫时具CAM途径，水分适宜时主要依靠C3途径
