根据型号,市场又进一步细分为T型光致变色材料、P型光致变色材料等(无机)。2019年,T型光致变色材料市场份额最大。亚太地区在该行业占主导地位。本报告研究中国市场光致变色材料的生产、消费及进出口情况,重点关注在中国市场扮演重要角色的全球及本土光致变色材料生产商,呈现这些厂商在中国市场的光致变色材料销量、收入、价格、毛利率、市场份额等关键指标。本文也同时研究中国本土生产企业的光致变色材料产能、销量、收入及市场份额。此外,针对光致变色材料产品本身的细分增长情况,如不同光致变色材料产品类型、价格、销量、收入,不同应用光致变色材料的市场销量等,来源《2021-2027中国光致变色材料市场现状及未来发展趋势》
常见光致变色是指物体的颜色随光照的增强而变暗,光消除后颜色恢复变浅的现象。一般情况下,光致变色现象都有时间延迟,当一个光致变色颜色物体受光后,其颜色变暗需要一定时间达到稳定;同样当一个受光变暗的物体颜色在撤光后会逐步恢复。光致变色的颜色延迟时间视具体变色材料而定,其范围一般在千分之几秒到几分钟之间。现代生活中,光致变色现象十分常见,例如广泛使用的光致变色玻璃,其常用应于变色眼镜和汽车的变色玻璃等。变色眼镜的光透射率随光的增强而降低,变色玻璃的颜色随光的增强而变暗,从而避免眼睛受强光的刺激。
钻石中也存在光致变色效应,即罕见的“变色龙”(Cham eleon)现象。“变色龙”钻石在可见光下呈绿色,长时间放置暗处后刚取出时呈黄色。产生钻石“变色龙”现象的原因是具有一个中心在800nm的光致宽吸收带,该吸收带向可见光范围扩展到大约550nm,吸收长波可见光。“变色龙”钻石从黑暗处取出后,在可见光激发下“变色龙”钻石的光致宽吸收带在几分钟内逐步形成。宽吸收带吸收长波可见光,N3色心吸收短波可见光,因此,钻石在光照下呈绿色。当“变色龙”钻石放置在黑暗处很长时间后,由于没有可见光激发,宽吸收带逐步消失,所以刚从黑暗处取出时只有N3色心吸收短波可见光而呈现黄色。
图2-19所示为具光致变色效应的钻石光谱透射率曲线。钻石在可见光照射下产生800nm的光致宽吸收带,其可延伸到可见光长波范围吸收长波可见光,N3色心吸收短波可见光,形成如实线所示的光谱透射曲线。由于在可见光照射下光致变色效应钻石的主波长(Dominant Wavelength,DW)位于绿色波长范围,所以钻石呈现绿色;当800nm的光致宽吸收带没有形成时,只有N3色心存在,钻石呈现黄色,其光谱透射率曲线与典型的Ⅰa型黄色钻石的N3色心光谱透射率曲线一样,如图中的虚线所示。
图2-19 光致变色效应钻石的光谱透射率曲线
实线为光照下的光谱透射率曲线,虚线为无光照时的光谱透射率曲线
中心在800nm的光致宽吸收带的热稳定性很差,在适当的高温下,钻石晶体的原子热振动加剧,光致宽吸收带足以被破坏随之消失。当“变色龙”钻石加热到200~300℃时,颜色为黄色,主要是由热稳定性极高的N3色心所产生。“变色龙”钻石加热后变色的原因与一般热敏变色的机理不尽相同。实际上所有材料的光致变色效应在高温下都会减弱或消失。
中心位于800nm的光致宽吸收带的具体成因不详。据研究报导,光致变色效应钻石都含有氢,因而光致宽吸收带被推断可能与氢在钻石晶格中的作用有关,是一个常温下由可见光激发的宽吸收带。
目前已知产生光致变色效应的原理有两个:一是化合物在光作用下分解;二是在光作用下两种化合物之间发生电子转移。光致变色玻璃中的卤化银盐在光照射下分解,使颜色变暗。由于卤化银盐被封闭在玻璃中,撤光后卤化银盐重新化合,使颜色变浅。在变色眼镜中同时添加银盐和铜盐,在光照下铜盐向银盐转移一个电子,使颜色变暗。撤光后铜盐和银盐恢复原态,使玻璃也恢复透明。
在钻石晶体中不可能存在氢的化合物,光照下在钻石内发生氢化物分解的可能性几乎为零。唯一可能由氢引起钻石光致变色效应的原因是发生氢与其他元素发生的电子转移,但氢原子只有一个电子,发生电子转移的可能性也不大,由氢引起钻石光致变色效应的推论值得商榷。
在光致变色效应钻石晶体中应存在两种形式的分子或特殊的晶体结构,它们的电子在光子的激发下可以发生电子转移,从而产生中心位于在800nm的光致宽吸收带。钻石的光致变色效应的真正成因有待进一步深入研究。晶体中的电子转移一般发生在金属元素之间。据目前为止的研究,光致变色效应钻石中不存在金属元素,不可能发生金属元素之间的电子转移,或金属元素与其他元素之间的电子转移。钻石光致变色效应是否由色心之间或色心与其他元素或原子团之间的电子转移造成的,值得研究探索,也可能是由一个全新未知机理所造成的。变色龙钻石均属于Ⅰa型,800nm 光致宽吸收带未在其他类型的钻石中发现,因此,可以假设,800nm 光致宽吸收带与氮的聚合体有关。
目前,这个变色材料发展迅速,天津孚信科技有限公司为中国光致变色材料的领先者,目前,技术已经得到广泛运用,设计服装、指甲油等诸多领域。天津孚信科技有限公司成立于2010 年,初期主营业务为有机光导材料和有机光导鼓系列产品的研发、生产和销售。公司在开发成功有机光导材料的基础上将研制、开发和生产满足不同品牌、规格和型号的激光打印机、激光传真机、数码复印件和多功能一体机用OPC 鼓系列产品。公司初期目标是以天津滨海高新区为生产基地,以天津大学化工学院为科研依托,力争在5 年内将公司建设成为国内领先、世界先进水平的专业有机光导鼓研发中心和生产基地。
作者:杨群保 花 艳 李永祥世界正因为有了颜色而五光十色,生活正因为有了颜色而变得多姿多彩,这一切都来自于大自然的馈赠和人类的聪明才智。随着科技一日千里,人类已经能用多种方式来表现颜色、应用颜色,其中变色材料的研制和应用给我们带来耳目一新的“多彩”生活。在外界激发源的作用下,一种物质或一个体系发生颜色明显变化的现象称为变色性。光致变色是指一种化合物A受到一定波长的光照射时,可发生光化学反应得到产物B,A和B的颜色(即对光的吸收)明显不同。B在另外一束光的照射下或经加热又可恢复到原来的形式A。光致变色是一种可逆的化学反应,这是一个重要的判断标准。在光作用下发生的不可逆反应,也可导致颜色的变化,只属于一般的光化学范畴,而不属于光致变色范畴。光致变色的材料早在1867年就有所报道,但直至1956年Hirshberg提出光致变色材料应用于光记录存储的可能性之后,才引起了广泛的注意。光致变色现象指的是化合物在受光照射后,其吸收光谱发生改变的可逆过程,具有这种性质的物质称为光致变色材料或光致变色色素。人们最熟知的就是通常感光照相使用的卤化银体系,分散在玻璃或胶片中的银微晶在紫外光照下成黑色,但在黑暗下加热又逆转,变成无色状态。目前,对光致变色的研究大都集中在二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、偶氮类以及相关的杂环化合物上,同时也在继续探索和发现新的光致变色体系。研究光致变色材料最多的国家是美国、日本、法国等,日本在民用行业上开发比较早。将光致变色色素加入透明树脂中,制成光变色材料,可以用于太阳眼镜片,国内在变色眼镜方面已开始应用。将光致变色色素与高聚物连接在一起,可以制成具有光变色性能的材料,在光电技术和光控装置中很有应用前景。用光致变色材料的涂料可以制作成各种日用品、服装、玩具、装饰品、童车或涂布到内外墙上、公路标牌和建筑物等的各种标示、图案,在光照下会呈现出色彩丰富、艳丽的图案或花纹,美化人们的生活及环境;可以做成透明塑料薄膜,贴到或嵌入汽车玻璃或窗玻璃上,日光照射马上变色,使日光不刺眼,保护视力,保证安全,并可起到调节室内和汽车内温度的作用;还可以溶人或混入塑料薄膜中,用作农业大棚农膜,增加农产品、蔬菜、水果等的产量。另一个重要的用途是用作军事上的隐蔽材料,例如军事人员的服装和战斗武器的外罩等。近年来,将光致变色材料用于光信息存储、光调控、光开关、光学器件材料、光信息基因材料、修饰基因芯片材料等领域受到全球范围内的广泛关注。中国研究者利用新型热稳定螺恶嗪类材料进行可擦除高密度光学信息存储研究方面取得新进展。他们设计合成了一种具有良好开环体热稳定性的新型螺恶嗪分子SOFC。这类新型光致变色材料用于信息存储表现出良好的稳定性,而且可以进行信息的反复写入和擦除,并可应用于基于双光子技术的多层三维高密度光学信息存储,表现出很强的应用前景。现在各种饰物、服装、玩具上应用的光致变色材料都是属于感光变色浆(光变浆),在变色材料类类光变浆的应用最为广泛了,东莞腾达变色涂料研究中心是国内最早对机能材料的而次开发企业,分类范围也更加广泛,稳定性和环保都达到国际标准,具有良好的市场前景和实用价值。
根本原因资产阶级维新派力量过于弱小,即资产阶级的软弱性;慈禧所代表的顽固派掌握实权,实力强大。直接原因1、守旧派势力强大,当时国家的最高领导权不在光绪皇帝手中,而为以西太后为首的王公、大臣所掌握。维新派只有少数几个人,没有实权。西太后最初曾指示“今宜专讲西学”,但是,当她感到变法触及到她自己的权力和清廷王公贵族的利益时,就动手遏制、镇压。2、维新派缺乏正确的理论指导。康有为的《新学伪经考》指责西汉的古文经书全系刘歆伪造,《孔子改制考》将孔子打扮为“改制立法”的祖师爷。两书都没有充分的、有说服力的证据,不用说守旧派反对,当时的一些开明人士也不赞成。此外,维新派某些激进的宣传也增加了社会阻力。3、维新派缺乏坚强的组织领导,脱离广大人民群众,只寄希望于没有实权的皇帝和极少数的官僚,甚至对帝国主义抱有不切实际的幻想。4、维新派及光绪皇帝在实施变法上的某些冒进措施。变法一开始,光绪皇帝就因不满自己的老师、军机重臣翁同龢的持重、顶撞,将其开缺回籍。大量裁减冗官,仅京师一地,涉及闲散衙门十多处,失去职务者近万人,但是又没有安排出路。因王照上书被阻而一下子罢免六个部长级大员,也操之过急,并且失之过重。5、变法手段单一:采取单纯的自上而下的“和平”“合法”方式。
判断两个或多个变量之间的统计学关联;
如果存在关联,进一步分析关联强度和方向
定类变量:
无序的:性别(男、女)、血型(A、B、O、AB);
有序的:肥胖等级(重度肥胖,中度肥胖、轻度肥胖、不肥胖)
1 相关分析
对定量变量两两之间的相关程度进行分析,例如人的身高和体重之间;空气中的相对湿度与降雨量之间的相关关系
类型:
Pearson相关系数(适用于定量数据,且数据满足正态分布)
Spearman相关系数(数据不满足正态分布时使用)
Kendall's tau -b相关系数(有序定类变量)
案例:研究人的身高和体重之间的关系
1.相关性分析相关分析是指变量之间存在着非严格的依存关系。也就是说,当一个变量或几个变量取定一个数值时,另一个对应变量的数值是不确定的,但是,该变量的数值却是随着前述变量的所取数值而发生一定的变化规律。如果变量之间存在一种相关关系,可能的情形有以下三种:(1)变量之间存在因果关系;(2)变量之间存在着相互依存的关系,这时就很难确定孰因孰果;(3)变量之间存在虚假的依存关系,这时候的变量间仅仅是从数字上来看有关系。比如某人将某地区一段时间内的植物生长速度与市场上水果的销售数量做相关性分析,发现他们之间是负相关,也即是市场上的水果销售数量越多,植物的生长速度越慢。这就是典型的伪相关分析。因此,在做相关性分析之间,我们必要联系实务、科学理论等方面来分析,不能简单的从数字上来探讨变量间的相关性关系。脱离了现实中实际情况的数据分析,都是伪分析!2.相关分析种类划分方式笔者认为主要有两种:函数关系和统计关系。统计关系:企业竞争力=F(企业规模、利润增长、营收增长、议价能力……);而统计关系按照相关性的形态来说,可以分为线性和非线性。直接上图,一目了然:而对于其中的线性与非线性的关系,见下图所示:3.相关分析的解释(1)含义:简单相关分析:就是直接计算两变量之间的相关程度;偏相关分析:排除了某个因素后,两变量之间的相关程度;距离相关分析:通过两变量之间的距离来评估其相似性,在现实中很少用到。上图:(2)度量简单的相关分析,主要有三种相关系数:pearson系数、spearman相关系数、kendall系数。在统计上,我们最常用的是pearson系数,其计算公式为:相关系数的取值范围:[-1,1]。大于0,表示正相关;小于0,表示负相关;等于0,表示不相关。总之,数值越接近0,表示变量之间的相关性越弱。4.相关分析探索:图形探讨、统计显著性(1)图形探讨:折线图和散点图折线图对于数据不复杂的两变量之间的相关关系,可以直接先画一个简单的折线图看一下,一目了然。如下图:很明显能够看出来,x1与x2之间的相关性关系很弱。散点图还是上一组数据,可以得出如下散点图:从图中可以明显的看出,该组数据的点与趋势线基本没在一条线上或在这条线的附近,说明相关性弱;另选一组数据来画散点图和折线图,变量之间的相关性关系就非常明显了:散点图折线图(2)统计显著性检验步骤:①提出原假设:两变量之间无显著线性关系;②构造一个t统计量:变量x与y服从正态分布时,该t统计量服从自由度(n-2)的t分布;③计算统计量t,并查询t分布对应的概率p值;
可以的,以下是两种方法。
1,用spss进行多元回归以后,系统会自动给出x1、x2和x3(从大到小)的r的平方和,相减就是解释率。
2,设置哑变量。通常在回归分析时,如果是二分类变量可以直接当作连续性变量进行回归,而多分类时,则需要设置哑变量,即将每个类别转换成0,1的编码来表示,因此这里求相关系数时。
也可以采用类似的设置哑变量,只不过是有几个类别就设置几个哑变量,这也相当于将多分类变量变成了多个0、1编码的二分类变量,然后再直接使用相关分析,选择所有的哑变量和连续性因变量进行普通的pearson相关,就可以得出每个分类与因变量的相关系数了。
分类变量的分类
1,无序分类变量:
无序分类变量(unordered categorical variable)是指所分类别或属性之间无程度和顺序的差别。,它又可分为:二项分类,如性别(男、女),药物反应(阴性和阳性)等;多项分类,如血型(O、A、B、AB),职业(工、农、商、学、兵)等。
对于无序分类变量的分析,应先按类别分组,清点各组的观察单位数,编制分类变量的频数表,所得资料为无序分类资料,亦称计数资料。
2,有序分类变量
有序分类变量(ordinal categorical variable)各类别之间有程度的差别。如尿糖化验结果按-、±、+、++、+++分类;疗效按治愈、显效、好转、无效分类。对于有序分类变量,应先按等级顺序分组,清点各组的观察单位个数,编制有序变量(各等级)的频数表,所得资料称为等级资料。
变量类型不是一成不变的,根据研究目的的需要,各类变量之间可以进行转化。例如血红蛋白量(g/L)原属数值变量,若按血红蛋白正常与偏低分为两类时,可按二项分类资料分析;若按重度贫血、中度贫血、轻度贫血、正常、血红蛋白增高分为五个等级时,可按等级资料分析。
有时亦可将分类资料数量化,如可将病人的恶心反应以0、1、2、3表示,则可按数值变量资料(定量资料)分析。
可以采用线性回归的方法,具体步骤是:将血压值作为因变量,食品中的其他主要成分作为自变量做线性回归,看回归方程中哪一自变量的系数较大,就说明此变量对因变量的影响较大,即相关性较大。
可以告诉我们在光合作用中有哪些光被吸收转化利用
[编辑本段]1. 光合作用的基本概念 中文解释光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化 为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的。 英文描述Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains. [编辑本段]2. 光合作用的基本原理光合作用可分为光反应和暗反应(又叫碳反应)两个阶段。 光反应条件:光照、光合色素、光反应酶。场所:叶绿体的类囊体薄膜。过程:①水的光解:2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下)。②ATP的合成:ADP+Pi→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下)。影响因素:光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度等。意义:①光解水,产生氧气。②将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子,合成NADPH,为暗反应提供还原剂NADPH。 暗反应暗反应的实质是一系列的酶促反应。 条件:暗反应酶。场所:叶绿体基质。影响因素:温度、CO2浓度、酸碱度等。 过程:不同的植物,暗反应的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型,植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内,通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与NADPH及ATP提供的能量反应,生成糖类(CH2O)并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物(物质变化)和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能(能量变化)。 [编辑本段]3. 光合作用的详细机制植物利用阳光的能量,将二氧化碳转换成淀粉,以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方,因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。 原理 植物与动物不同,它们没有消化系统,因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说,在阳光充足的白天,它们将利用阳光的能量来进行光合作用,以获得生长发育必需的养分。 这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下,把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉,同时释放氧气 注意事项上式中等号两边的水不能抵消,虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水,是植物吸收所得,而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程,人们更习惯在等号左右两边都写上水分子,或者在右边的水分子右上角打上星号。 光反应和暗反应请参见本词条的“基本原理”栏目。 吸收峰 叶绿素a,b的吸收峰叶绿素a、b的吸收峰过程:叶绿体膜上的两套光合作用系统:光合作用系统一和光合作用系统二,(光合作用系统一比光合作用系统二要原始,但电子传递先在光合系统二开始)在光照的情况下,分别吸收680nm和700nm波长的光子(以蓝紫光为主,伴有少量红色光),作为能量,将从水分子光解过程中得到电子不断传递,(能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二 NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质,势能降低,其间的势能用于合成ATP,以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子,NADP +2e- +H+ =NADPH .还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。 有关化学方程式H20→2H+ 1/2O2(水的光解) NADP+ + 2e- + H+ → NADPH(递氢) ADP+Pi→ATP (递能) CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定) 2C3化合物→(CH2O)+ C5化合物(有机物的生成或称为C3的还原)ATP→ADP+PI(耗能)能量转化过程:光能→不稳定的化学能(能量储存在ATP的高能磷酸键)→稳定的化学能(糖类即淀粉的合成)注意:光反应只有在光照条件下进行,而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行。也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行。 光反应阶段和暗反应阶段的关系①联系:光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系。光反应是暗反应的基础,光反应阶段为暗反应阶段提供能量(ATP)和还原剂(【H】),暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。②区别:(见下表) 项目光反应暗反应 实质光能→ 化学能,释放O2同化CO2形成(CH2O)(酶促反应)时间短促,以微秒计较缓慢 条件需色素、光和酶不需色素和光,需多种酶场所在叶绿体内囊状结构薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质转化2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下) ADP+Pi→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下)CO2+C5→2C3(在酶的催化下)C3+【H】→(CH2O)+ C5(在酶和ATP的催化下)能量转化叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能[编辑本段]4. 光合作用的要点解析 光合色素和电子传递链组分 光合色素 类囊体中含两类色素:叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素,通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1,chla与chlb也约为3:1, 在许多藻类中除叶绿素a,b外,还有叶绿素c,d和藻胆素,如藻红素和藻蓝素;在光合细菌中是细菌叶绿素等。叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成,它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜,藻胆素是一类色素蛋白,其生色团是由吡咯环组成的链,不含金属,而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中,与蛋白质以非共价键结合,一条肽链上可以结合若干色素分子,各色素分子间的距离和取向固定,有利于能量传递。类胡罗卜素与叶黄素能对叶绿素a,b启一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同,叶绿素a,b吸收红,橙,蓝,紫光,类胡罗卜素吸收蓝紫光,吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大,这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件,有生态意义。 集光复合体(light harvesting complex) 由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用,并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用,叫做辅助色素。 光系统Ⅱ(PSⅡ) 吸收高峰为波长680nm处,又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体(light-hawesting comnplex Ⅱ,LHC Ⅱ)、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体(oxygen evolving complex)。D1和D2为两条核心肽链,结合中心色素P680、去镁叶绿素(pheophytin)及质体醌(plastoquinone)。 细胞色素b6/f复合体(cyt b6/f complex)可能以二聚体形成存在,每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6(b563)、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ(被认为是质体醌的结合蛋白)。 光系统Ⅰ(PSI) 能被波长700nm的光激发,又称P700。包含多条肽链,位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外,其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0(一个chla分子)、A1(为维生素K1)及3个不同的4Fe-4S。 光反应与电子传递P680接受能量后,由基态变为激发态(P680*),然后将电子传递给去镁叶绿素(原初电子受体),P680*带正电荷,从原 绿叶是光合作用的场所初电子供体Z(反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链)得到电子而还原;Z+再从放氧复合体上获取电子;氧化态的放氧复合体从水中获取电子,使水光解。 2H 2O→O2 + 2【2H】+ 4e- 在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA,QA又迅速将电子传给D1上的QB,还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来,另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体,同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素(plastocyanin,PC)中的Cu2+,再将电子传递到光系统Ⅱ。 P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递,由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白(ferredoxin,FD)。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下,将电子传给NADP+,形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。 以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化,当植物在缺乏NADP+时,电子在光系统内Ⅰ流动,只合成ATP,不产生NADPH,称为循环式光合磷酸化。 光合磷酸化一对电子从P680经P700传至NADP+,在类囊体腔中增加4个H+,2个来源于H2O光解,2个由PQ从基质转移而来,在基质外一个H+又被用于还原 NADP+,所以类囊体腔内有较高的H+(pH≈5,基质pH≈8),形成质子动力势,H+经ATP合酶,渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。 ATP合酶,即CF1-F0偶联因子,结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中,由4种亚基构成,是质子通过类囊体膜的通道。 卡尔文原理卡尔文循环(Calvin Cycle)是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是,把原本并不活泼的二氧化碳分子活化,使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定,会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原,此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应,一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化,最后在生成一个1,5-二磷酸核酮糖,循环重新开始。循环运行六次,生成一分子的葡萄糖。 C3类植物 二战之后,美国加州大学伯利克分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻,以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟,卡尔文正好在实验中用上此两种技术。 他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞,使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较。 卡尔文在实验中发现,标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与一直化学物比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子, 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现,CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。 C3类植物,如米和麦,二氧化碳经气孔进入叶片后,直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在这里发生。
色素:叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素,叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3 : 1,而叶绿素a(chl a)与叶绿素b(chl b)的比例也约为3 : 1。
颜色:叶绿素a 蓝绿色、叶绿素b黄绿色 、胡萝卜素橙黄色。
吸收光谱:叶绿素b吸收红光,其余吸收蓝紫光。
绿色植物(包括藻类)吸收光能,把二氧化碳和水合成富能有机物,同时释放氧气的过程主要包括光反应、暗反应两个阶段, 涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤,对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。
扩展资料
光反应阶段的特征是在光驱动下水分子氧化释放的电子通过类似于线粒体呼吸电子传递链那样的电子传递系统传递给NADP+,使它还原为NADPH。电子传递的另一结果是基质中质子被泵送到类囊体腔中,形成的跨膜质子梯度驱动ADP磷酸化生成ATP。
暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用,使气体二氧化碳还原为糖。由于这阶段基本上不直接依赖于光,而只是依赖于NADPH和ATP的提供,故称为暗反应阶段。
光合作用的过程是一个比较复杂的问题,从表面上看,光合作用的总反应式似乎是一个简单的氧化还原过程,但实质上包括一系列的光化学步骤和物质转变问题。
根据现代的资料,整个光合作用大致可分为下列3大步骤:原初反应,包括光能的吸收、传递和转换;电子传递和光合磷酸化,形成活跃化学能(ATP和NADPH);碳同化,把活跃的化学能转变为稳定的化学能(固定CO2,形成糖类)。
在介绍光合作用反应过程前,对光合作用过程中涉及的光合色素及光系统进行一定的了解是必要的。
参考资料来源:百度百科-光合作用
我按提取色素的顺序:胡萝卜素:橙黄色叶黄素:黄色叶绿素a:蓝绿色叶绿色b:黄绿色除叶绿素b吸收红光,其余吸收蓝紫光
使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定,使动物和人类正常呼吸、生存。植物的光合作用是指植物利用光能,以水和二氧化碳为原料,合成碳水化合物,再加工转化成淀粉、糖、脂肪、蛋白质、纤维素、维生素等,并分解出大量的氧气。这些物质是人和动物赖以生存的基础。人类的衣食住行都离不开植物的光合作用,即使像原料、燃料,如煤、石油、天然气等,都是几百万年以前的水生和陆生动植物遗体的分解物,而这些水生和陆生动植物在当时之所以能生存,无不归功于当时植物的光合作用。不难想像,如果没有植物的光合作用,人类就不会有生活的物质来源,人类也就无法生存。光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。 光反应阶段 光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光能才能进行,这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。 暗反应阶段 光合作用第二个阶段中的化学反应,没有光能也可以进行,这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段和暗反应阶段是一个整体,在光合作用的过程中,二者是紧密联系、缺一不可的。 光合作用的重要意义 光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。因此,光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。光合作用的意义可以概括为以下几个方面; 第一,制造有机物。绿色植物通过光合作用制造有机物的数量是非常巨大的。据估计,地球上的绿色植物每年大约制造四五千亿吨有机物,这远远超过了地球上每年工业产品的总产量。所以,人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”。绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。 第二,转化并储存太阳能。绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能,并储存在光合作用制造的有机物中。地球上几乎所有的生物,都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的。煤炭、石油、天然气等燃料中所含有的能量,归根到底都是古代的绿色植物通过光合作用储存起来的。 第三,使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。据估计,全世界所有生物通过呼吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所消耗的氧,平均为10000 t/s(吨每秒)。以这样的消耗氧的速度计算,大气中的氧大约只需二千年就会用完。然而,这种情况并没有发生。这是因为绿色植物广泛地分布在地球上,不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧,从而使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。 第四,对生物的进化具有重要的作用。在绿色植物出现以前,地球的大气中并没有氧。只是在距今20亿至30亿年以前,绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势以后,地球的大气中才逐渐含有氧,从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。由于大气中的一部分氧转化成臭氧(O3)。臭氧在大气上层形成的臭氧层,能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线,从而使水生生物开始逐渐能够在陆地上生活。经过长期的生物进化过程,最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物。植物的光合作用能固定太阳能,产生葡萄糖,因此植物是属于生产者,光合作用固定下来的物质和能量随着生物链逐级递减地传给下一级的消费者,能够直接或间接地为人类和其他动物提供物质和能量。 光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源.制造了有机物,人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。
绿色植物是利用空气中的二氧化碳、阳光、泥土中的水份及矿物质来为自己制造食物,整个过程名为“光合作用”,而所需的阳光则被叶子内的绿色元素吸收,这一种绿色元素就是叶绿素。叶绿素(chlorophyll):光合作用膜中的绿色色素,它是光合作用中捕获光的主要成分。 高等植物叶绿体中的叶绿素(chlorophyll ,chl)主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种。它们不溶于水,而溶于有机溶剂,如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。在颜色上,叶绿素a 呈蓝绿色,而叶绿素b 呈黄绿色。按化学性质来说,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所酯化,另一个被叶醇所酯化 叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇的“尾巴”。镁原子居于卟啉环的中央,偏向于带正电荷,与其相联的氮原子则偏向于带负电荷,因而卟啉具有极性,是亲水的,可以与蛋白质结合。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。
简介 一类与光合作用(photosynthesis)有关的最重要的色素。光合作用是通过合成一些有机化合物将光能转变为化学能的过程。叶绿素实际上见于所有能营光合作用的生物体,包括绿色植物、原核的蓝绿藻(蓝菌)和真核的藻类。叶绿素从光中吸收能量,然后能量被用来将二氧化碳转变为碳水化合物。 叶绿素有几个不同的类型∶叶绿素a和b是主要的类型,见于高等植物及绿藻;叶绿素c和d见于各种藻类,常与叶绿素a并存;叶绿素c罕见,见於某些金藻;细菌叶绿素见于某些细菌。在绿色植物中,叶绿素见于称为叶绿体的细胞器内的膜状盘形单位(类囊体)。叶绿素分子包含一个中央镁原子,外围一个含氮结构,称为卟啉环;一个很长的碳-氢侧链(称为叶绿醇链)连接於卟啉环上。叶绿素种类的不同是某些侧基的微小变化造成。叶绿素在结构上与血红素极为相似,血红素是见于哺乳动物和其他脊椎动物红血球内的色素,用以携带氧气。 叶绿素是二氢卟酚(chlorin)色素,结构上和卟啉(porphyrin)色素例如血红素类似。在二氢卟酚环的中央有一个镁原子。叶绿素有多个侧链,通常包括一个长的植基(phytyl chain)。以下是自然界中可以找到的几种叶绿素:叶绿素a 叶绿素b 叶绿素c1 叶绿素c2 叶绿素d分子式 C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg C35H30O5N4Mg C35H28O5N4Mg C54H70O6N4MgC3 团 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHOC7 团 -CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3C8 团 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH=CH2 -CH2CH3C17 团 -CH2CH2COO-Phytyl -CH2CH2COO-Phytyl -CH=CHCOOH -CH=CHCOOH -CH2CH2COO-PhytylC17-C18 键 单键 单键 双键 双键 单键存在于 普遍存在 一般于陆生植物 多种藻类 多种藻类 一些红藻作用 1 天线作用 2 反应中心 天线作用 分子立体模型绿色植物是利用空气中的二氧化碳、阳光、泥土中的水份及矿物质来为自己制造食物,整个过程名为“光合作用”,而所需的阳光则被叶子内的绿色元素吸收,这一种绿色的有机化合物就是叶绿素[1]。 高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种(分子式: C40H70O5N4Mg)属于合成天然低分子有机化合物。叶绿素不属于芳香族化合物。它们不溶于水,而溶于有机溶剂,如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。在颜色上,叶绿素a 呈蓝绿色,而叶绿素b 呈黄绿色。在右图所示的叶绿素的结构图中,可以看出,此分子含有3种类型的双键,即碳碳双键,碳氧双键和碳氮双键。按化学性质来说,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所酯化,另一个被叶醇所酯化。 叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇的“尾巴”。镁原子居于卟啉环的中央,偏向于带正电荷,与其相联的氮原子则偏向于带负电荷,因而卟啉具有极性,是亲水的,可以与蛋白质结合。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。叶绿素不参与氢的传递或氢的氧化还原,而仅以电子传递(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。 卟啉环中的镁原子可被H+、Cu2+、Zn2+所置换。用酸处理叶片,H+易进入叶绿体,置换镁原子形成去镁叶绿素,使叶片呈褐色。去镁叶绿素易再与铜离子结合,形成铜代叶绿素,颜色比原来更稳定。人们常根据这一原理用醋酸铜处理来保存绿色植物标本。 叶绿素共有a、b、c和d4种。凡进行光合作用时释放氧气的植物均含有叶绿素a;叶绿素b存在于高等植物、绿藻和眼虫藻中;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。 叶绿素a的分子结构由4个吡咯环通过4个甲烯基(=CH—)连接形成环状结构,称为卟啉(环上有侧链)。卟啉环中央结合着1个镁原子,并有一环戊酮(Ⅴ),在环Ⅳ上的丙酸被叶绿醇(C20H39OH)酯化、皂化后形成钾盐具水溶性。在酸性环境中,卟啉环中的镁可被H取代,称为去镁叶绿素,呈褐色,当用铜或锌取代H,其颜色又变为绿色,此种色素稳定,在光下不退色,也不为酸所破坏,浸制植物标本的保存,就是利用此特性。在光合作用中,绝大部分叶绿素的作用是吸收及传递光能,仅极少数叶绿素a分子起转换光能的作用。它们在活体中大概都是与蛋白质结合在一起,存在于类囊体膜上。 叶绿醇是亲脂的脂肪族链,由于它的存在而决定了叶绿素分子的脂溶性,使之溶于丙酮、酒精、乙醚等有机溶剂中。主要吸收红光及蓝紫光(在640-660nm的红光部分和430-450nm的蓝紫光强的吸收峰),因为叶绿素基本上不吸收绿光使绿光透过而显绿色,由于在结构上的差别,叶绿素a呈蓝绿色,b呈黄绿色。在光下易被氧化而退色。叶绿素是双羧酸的酯,与碱发生皂化反应。
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