植物生理 光合作用

植物生理光合作用第1页，共48页，2023年，2月20日，星期六

光

6CO2+6H2O(C6H12O6)+O2

光合细胞

基本公式一、光合作用的概念

光合作用是绿色植物利用光能，把CO2和H2O同化为有机物，并释放O2的过程。

第2页，共48页，2023年，2月20日，星期六光合作用的原料CO2

来自于空气H2O来自于土壤光合作用的产物C6H12O6O2光合作用的部位植物的绿色部分(叶茎果等),主要是叶片.细胞中的叶绿体光合作用的能源可见光中380----720nm波长光第3页，共48页，2023年，2月20日，星期六光合作用的特点是一个氧化还原反应1.水被氧化为分子态氧,2.二氧化碳被还原到糖水平3.同时发生光能的吸收,转化和贮藏第4页，共48页，2023年，2月20日，星期六光合作用的意义

(1)是制造有机物质的主要途径；

(2)大规模地将太阳能转变为贮藏的化学能，是巨大的能量转换系统；

(3)吸收CO2，放出O2，净化空气，是大气中氧的源泉。

第5页，共48页，2023年，2月20日，星期六二、叶绿体及叶绿体色素第6页，共48页，2023年，2月20日，星期六(一)结构与成分被膜外膜内膜间质：(含可溶性蛋白质，酶类，DNA，RNA

核糖体等)类囊体(基粒)基粒片层间质片层第7页，共48页，2023年，2月20日，星期六（二）、叶绿体色素种类1、种类叶绿素叶绿素a，兰绿色叶绿素b，黄绿色类胡萝卜素胡萝卜素(α、β、γ)橙黄色叶黄素黄色藻胆素藻红蛋白

(仅存在于红藻、蓝藻中)

藻蓝蛋白第8页，共48页，2023年，2月20日，星期六叶绿素分子的结构2、叶绿素的性质：1、吸收光谱：640——660nm

红光部分叶绿素特有410——470nm

蓝紫光部分卟啉环化合物共有第9页，共48页，2023年，2月20日，星期六胡萝卜素和叶黄素结构第10页，共48页，2023年，2月20日，星期六叶绿素a和b的吸收光谱主要在兰紫光区和红光区。最强吸收区：430-450nm;640-660nm。胡萝卜素和叶黄素在兰紫光区，它们都不吸收绿光，所以叶片主要为绿色。第11页，共48页，2023年，2月20日，星期六叶绿素a和b吸收光谱：第12页，共48页，2023年，2月20日，星期六2、皂化反应3、荧光叶绿素溶液在反射光下呈现棕红色---荧光.叶绿素的化学性质：第13页，共48页，2023年，2月20日，星期六荧光与磷光：第14页，共48页，2023年，2月20日，星期六(三)叶绿素生物合成：以谷氨酸和α-酮戊二酸为原料，经一系列酶的催化，首先形成无色的原叶绿素，然后在光下被还原成叶绿素。第15页，共48页，2023年，2月20日，星期六生物合成途径单乙烯基原叶绿素酯a叶绿素酯a第16页，共48页，2023年，2月20日，星期六影响叶绿素合成的条件：（1）光照（2）温度（3）矿质元素（4）水分（5）O2第17页，共48页，2023年，2月20日，星期六

叶色是植物叶子各种色素的综合表现。但主要为叶绿素和类胡萝卜素两类色素的比例。正常叶片中主要色素的比例：叶绿素/类胡萝卜素约为3：1

叶绿素a/叶绿素b约为3：1

叶黄素/胡萝卜素约为2：1叶色变化：

决定于叶绿素含量，间接反映植株的营养水平和生长发育状况，生产上常以此作为氮肥施用的指标以及高产栽培的指标之一。第18页，共48页，2023年，2月20日，星期六根据反应中是否需光分为光反应和暗反应两个阶段；1.光反应（lightreaction）：必须在光下进行，由光所引起的光化反应，它主要在基粒类囊体膜（光合膜）上进行；2.暗反应（darkreaction）：可以在暗处进行的由若干酶所催化的化学反应，暗反应是在间质中进行的。三、光合作用机理

第19页，共48页，2023年，2月20日，星期六光能电能活跃的化学能稳定的化学能量子电子ATPNDAPH2碳水化合物等电子传递碳同化能量变化能量物质转变过程光合磷酸化叶绿体内膜（基粒膜）叶绿体间质反应部位原初反应光反应暗反应第20页，共48页，2023年，2月20日，星期六（一)原初反应光能的吸收光能的传递光能的转化第21页，共48页，2023年，2月20日，星期六第三节原初反应第22页，共48页，2023年，2月20日，星期六(二）电子传递和光合磷酸化1、电子传递：1).光合链：光合作用的光反应是由光系统Ⅰ和光系统Ⅱ这两个光系统启动的，两个光系统由电子传递链连接起来。连接两个光反应的排列紧密而互相衔接的电子传递物质称为光合链。第23页，共48页，2023年，2月20日，星期六<光合磷酸化第24页，共48页，2023年，2月20日，星期六电子传递体的组成与功能第25页，共48页，2023年，2月20日，星期六2.电子传递体的组成与功能第26页，共48页，2023年，2月20日，星期六光合链的特点①电子传递链主要由光合膜上的PSⅡ、Cytb6/f、PSI三个复合体串联组成。②电子传递有二处是逆电势梯度，这种逆电势梯度的“上坡”电子传递均由聚光色素复合体吸收光能后推动，而其余电子传递都是顺电势梯度进行的。③水的氧化与PSⅡ电子传递有关，NADP+的还原与PSI电子传递有关。④PQ是双电子双H+传递体，它伴随电子传递，把H+传递类囊体膜内，造成类囊体内外的H+电化学势差，推动ATP形成。第27页，共48页，2023年，2月20日，星期六<ATP第28页，共48页，2023年，2月20日，星期六2、光合磷酸化

叶绿体在光下把无机磷和ADP转化为ATP，形成高能磷酸键的过程，称为光合磷酸化。2ADP+2Pi+2NADP++H2O2ATP+2NADPH+H++O2光ADP+PiATP光电子传递的类型(1)非环式电子传递(2)环式电子传递第29页，共48页，2023年，2月20日，星期六（三）暗反应：碳同化1.C3循环：在所有植物中进行。如：水稻、小麦、棉花等大多数植物为C3植物，只有该途径。2.C4循环：在C4植物中进行。如：玉米、高梁、甘蔗等植物。第30页，共48页，2023年，2月20日，星期六

(1)羧化阶段：Rubisco

3RuBP+3CO2+3H2O

6PGA+6H+(2)还原阶段(3)再生阶段第31页，共48页，2023年，2月20日，星期六CalvincycleMovie第32页，共48页，2023年，2月20日，星期六Calvincycle总反应式:3CO2+3H2O+3RuBP+9ATP+6NADPHPGAld+6NADP+9ADP+9Pi第33页，共48页，2023年，2月20日，星期六2.C4循环(C4一二羧酸途径)：在C4植物中进行。如玉米、高梁、甘蔗等植物。第34页，共48页，2023年，2月20日，星期六第35页，共48页，2023年，2月20日，星期六(1)羧化阶段：(2)还原或转氨阶段(3)脱羧阶段(从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞，然后脱去CO2，参加卡尔文循环)(4)再生阶段第36页，共48页，2023年，2月20日，星期六第37页，共48页，2023年，2月20日，星期六3.CAM(景天酸代谢)途径：在仙人掌科，凤梨科等植物中进行。

(1)夜间固定CO2，产生苹果酸，贮藏于液泡中。(2)白天有机酸脱羧，参加卡尔文循环。第38页，共48页，2023年，2月20日，星期六第39页，共48页，2023年，2月20日，星期六第40页，共48页，2023年，2月20日，星期六第41页，共48页，2023年，2月20日，星期六四、光合作用的产物1.叶绿体中合成淀粉2.胞质溶胶合成蔗糖3.淀粉和蔗糖合成的调节光合产物转运：叶绿体的磷酸丙糖与胞质溶胶的正磷酸交换第42页，共48页，2023年，2月20日，星期六五、光呼吸

光呼吸是指绿色细胞在光下吸收O2与释放CO2的过程。

1、在叶绿体形成呼吸底物：乙醇酸

2、过氧化物体发生氧化反应，生成水

3、线粒体释放出二氧化碳。第43页，共48页，2023年，2月20日，星期六五、影响光合作用的外界条件1.光照

光饱和点与光补偿点2.CO2

CO2饱和点与CO2补偿点3.光合作用的日变化(午休现象)

第44页，共48页，2023年，2月20日，星期六植物类群光补偿点光饱和点阳生植物1-250-80阴生植物0.2-0.35-10

第45页，共48页，2023年，2月20日，星期六C3与C4植物的CO2-光合曲线比较第46页，共48页，2023年，2月20日，星期六光合速率的日变化1.在温暖的日子里，如水分供应充足，太阳光照成为主要矛盾，光合过程为单峰曲线。2.当晴天无云而太阳光照强烈时，光合进程便形成双峰曲线，中午前后光合速率下降，呈