第二章 光合作用与生物固氮

第二章光合作用与生物固氮第一页，共十八页，2022年，8月28日人类社会面临的危机人口爆炸、环境污染、资源匮泛、能源短缺和粮食危机。第二页，共十八页，2022年，8月28日

粮食危机严重地影响人类的生存和发展，是当今世界面临的重大问题之一。而我国可耕地面积只有世界总量的7%，却要养活世界人口的22%。如何解决十多亿人口的吃饭问题，是我国面临各种问题的重中之重！

耕地面积不可能增加，如何解决13亿多人口的吃饭问题？

答案只有一个，那就是提高单位面积的粮食产量！也就是说，提高作物光合作用的效率是解决我国13亿人口吃饭问题的唯一出路！第三页，共十八页，2022年，8月28日第一节光合作用光合作用的实质：能量方面看：光合作用将光能最终转换成稳定的化学能。物质方面看：光合作用包括①水在光下分解并释放出氧气②二氧化碳的固定和还原③糖类等有机物的合成第四页，共十八页，2022年，8月28日一、光能在叶绿体中的转换

光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：

㈠光能转化为电能

㈡电能转化为活跃的化学能

㈢活跃的化学能转化为稳定的化学能。光能转化为电能及电能转化为跃的化学能属于光合作用的光反应阶段，活跃的化学能转化为稳定的化学能属于光合作用的暗反应阶段。第五页，共十八页，2022年，8月28日光合作用的全过程

光能转化为电能——原初反应光反应

电能转变为活跃的化学能（ATP、

NADPH）——电子传递和光合磷酸化暗反应：活跃的化学能变为稳定的化学能——

碳同化

第六页，共十八页，2022年，8月28日①光能转换成电能光合作用的细胞器——叶绿体高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形,阴叶大于阳叶。20-200个叶绿体/细胞叶绿体在不同光强下的运动：低光下扁平面向光排列，高光强下窄面向光，作避光性排列。第七页，共十八页，2022年，8月28日第八页，共十八页，2022年，8月28日第九页，共十八页，2022年，8月28日叶绿体内类囊体薄膜上的色素根据其功能分为两大类：一类是具有吸收和传递光能的作用，包括绝大多数叶绿素a，以及全部的叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素；一类少数处于特殊状态的叶绿素a，它不仅能吸收光能，还能使光能转换成电能。hPDAh光合单位PDA——作用中心色素（P），原初电子供体（D）和原初电子受体（A）外围为天线色素：第十页，共十八页，2022年，8月28日聚光色素或天线色素——只起吸收和传递光能,不进行光化学反应的光合色素，全部叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,大部分叶绿素a。作用中心色素——吸收光能或由聚光色素传递而来的激发能后,发生光化学反应引起电荷分离的少数特殊状态的叶绿素a。第十一页，共十八页，2022年，8月28日包括光能的吸收,传递和光化学反应①光能转换成电能在光的照射下,具有吸收和传递光能的色素将吸收的光能传递给少数处于特殊状态的叶绿素a，使这些叶绿素a被激发而失去电子(e)。hPDAh光合单位PDA——作用中心色素（P），原初电子供体（D）和原初电子受体（A）外围为天线色素：第十二页，共十八页，2022年，8月28日e-①光能转换成电能ADChhA代表处于特殊状态下的叶绿素a，B代表具有吸收和传递光能作用的色素，C和D代表传递电子的物质H2OO2e-e-e-e-e-e-H++e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-B第十三页，共十八页，2022年，8月28日脱离叶绿素a的电子，经过一系列的传递，最后传递给一种带正电荷的有机物——NADP+。失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分子氧化生成氧分子和氢离子（H+），叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。这样，在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素a，连续不断地丢失电子和获得电子，从而形成电子流，使光能转换成电能。A代表处于特殊状态下的叶绿素a，B代表具有吸收和传递光能作用的色素，C和D代表传递电子的物质第十四页，共十八页，2022年，8月28日O2e-ADChhH2OH++e-e-②电能转换成活跃的化学能NADP+NADPHNADP+H+2e-++NADPH酶随着光能转换成电能，NADP+得到两个电子和一个氢离子，就形成了NADPH。这样，一部分电能就转化成活跃的化学能储存在NADPH中。（还原型辅酶Ⅱ）氧化型辅酶Ⅱ）第十五页，共十八页，2022年，8月28日与此同时，叶绿体利用光能转换成的另一部分电能，将ADP和Pi转化成ATP，这一部分电能则转换成活跃的化学能储存在ATP中。第十六页，共十八页，2022年，8月28日：③活跃的化学能转换成稳定的化学能在暗反应阶段中，二氧化碳被固定后形成一些三碳化合物（C