广东生物竞赛光合作用演示文稿

广东生物竞赛光合作用演示文稿1本文档共69页；当前第1页；编辑于星期二\13点26分2广东生物竞赛光合作用本文档共69页；当前第2页；编辑于星期二\13点26分影响呼吸速率的外部因素（一）温度

1.温度之所以能影响呼吸速率主要是影响呼吸酶的活性。2.超过最适点，呼吸速率则会随着温度的增高而下降3.呼吸作用的最适温度总是比光合作用的最适温度高4.应用：实践上贮藏果实和蔬菜时应该使温度降低，以减少呼吸消耗，但是温度又不能低到破坏植物组织的程度，否则，细胞受损害，对病原微生物的抵抗力大减，也易腐烂损坏。本文档共69页；当前第3页；编辑于星期二\13点26分（二）氧气

1.氧气影响呼吸速率和呼吸性质；2.为什么植物不能长时间忍受无氧呼吸？（1）无氧呼吸产生酒精。酒精使细胞质的蛋白质变性；（2）能量消耗过多。因为无氧呼吸利用每mol葡萄糖产生的能量很少，相当于有氧呼吸的百分之几，植物要维持正常生理需要，就要消耗更多的有机物，这样，植物体内养料耗损过多；（3）没有丙酮酸氧化过程，需要中间产物形成的物质就无法继续合成。本文档共69页；当前第4页；编辑于星期二\13点26分（三）二氧化碳

1.浓度高抑制呼吸。2.高浓度二氧化碳抑制呼吸这个原理可利用于贮藏果蔬。（四）机械损伤

机械损伤会显著加快组织的呼吸速率（1）是原来氧化酶与其底物在结构上是隔开的，机械损伤使原来的间隔破坏，酚类化合物就迅速地被氧化；（2）是机械损伤使某些细胞转变为分生组织状态，以形成愈伤组织去修补伤处，这些生长旺盛的生长细胞的呼吸速率比原来休眠或成熟组织的呼吸速率快得多。本文档共69页；当前第5页；编辑于星期二\13点26分绿色植物吸收太阳光能,同化CO2和H2O,制造有机物并释放O2的过程。

光

CO2+H2O*（CH2O)+O2*

叶绿体一、光合作用概念本文档共69页；当前第6页；编辑于星期二\13点26分（一）是自然界巨大的物质转换站（二）是自然界巨大的能量转换站（三）净化环境，维持大气O2、CO2

平衡全球范围CO2的升高，会产生温室效应（四）在生物进化上的意义*

好氧生物的出现

*生物由海洋进入陆地二、光合作用意义本文档共69页；当前第7页；编辑于星期二\13点26分三、叶绿体（一）、叶绿体的发育前质体质体白色体叶绿体黄化质体有色体叶绿体有色体本文档共69页；当前第8页；编辑于星期二\13点26分切开的叶绿体叶绿体膜基粒基质基粒类囊体基质类囊体（二）、叶绿体结构本文档共69页；当前第9页；编辑于星期二\13点26分本文档共69页；当前第10页；编辑于星期二\13点26分四光合色素及其性质叶绿素类胡萝卜素藻胆素——高等植物藻类chla、chlb、chlc、chld胡萝卜素、叶黄素藻红素、藻蓝素本文档共69页；当前第11页；编辑于星期二\13点26分

chlb此处以-CHO代替-CH3

CH2CHH

CH3CH3C

Ⅰ

Ⅱ

CH2-CH3

NNH-C

Mg

C-H

NNH3CⅢⅣ

CH3

HC

HⅤ

CH2HCC=OCH2

C-O-CH3C=OOO

C2OH39

叶绿素a的结构式1.叶绿素本文档共69页；当前第12页；编辑于星期二\13点26分叶绿素的提取研磨法提取光合色素本文档共69页；当前第13页；编辑于星期二\13点26分卟啉环中的镁可被H+所置换。当为H＋所置换后，即形成褐色的去镁叶绿素。去镁叶绿素中的H＋再被Cu2+取代，就形成铜代叶绿素，颜色比原来的叶绿素更鲜艳稳定。根据这一原理可用醋酸铜处理来保存绿色标本。铜代叶绿素反应向叶绿素溶液中放入两滴5％盐酸摇匀，溶液颜色的变为褐色，形成去镁叶绿素。当溶液变褐色后，投入醋酸铜粉末，微微加热，形成铜代叶绿素本文档共69页；当前第14页；编辑于星期二\13点26分2.类胡萝卜素3橙黄色黄色类胡萝卜素都不溶于水,而溶于有机溶剂。本文档共69页；当前第15页；编辑于星期二\13点26分

叶绿素功能（1）绝大部分chla和全部chlb、c、d具有收集并传递光能的作用（2）少数特殊chla具有将光能转为电能作用

类胡萝卜素功能（1）辅助吸收光能（2）保护叶绿素免受光氧化破坏

藻胆素功能

辅助吸收光能本文档共69页；当前第16页；编辑于星期二\13点26分吸收光谱----叶绿体色素吸收部分光质后，在光谱上出现的暗带。

*地面上太阳光：300nm~2600nm*可见光：390nm~770nm（红橙黄绿青蓝紫）*用于光合作用光：400nm~700nm光合色素的光学性质本文档共69页；当前第17页；编辑于星期二\13点26分（1）叶绿素吸收光谱

最大吸收区：红光区640~660nm（特有）

蓝紫光区430~450nm

150

chlb

消100660光

chla

系50643

数mmol-1.cm-1

50

O400500600700(λ/nm)

叶绿素a和b的颜色？本文档共69页；当前第18页；编辑于星期二\13点26分

150

chlb

消100660光chla系50643

数mmol-1.cm-1

50

O400500600700(λ/nm)

Chla和Chlb在乙醇溶液中的吸收光谱阴生植物与阳生植物相比chla含量高还是chlb含量高？本文档共69页；当前第19页；编辑于星期二\13点26分（2）类胡萝卜素吸收光谱

最大吸收区域：蓝紫光区（3）藻胆素吸收光谱

藻蓝素吸收峰：橙红区藻红素吸收峰：绿光区、黄光区本文档共69页；当前第20页；编辑于星期二\13点26分

E2

第二单线态（250KJ)

放

热

第一单线态(179KJ)

能

蓝放量光红热

吸光

三线态收吸

（125KJ）E1

收

热

热

荧磷

光光

EO

基态叶绿素的荧光和磷光现象本文档共69页；当前第21页；编辑于星期二\13点26分荧光——第一单线态回到基态时发出的光，寿命短，10-8~10-9

S，强度大。磷光——三线态回到基态时发出的光，寿命较长，10-2~10-3S，强度小，为荧光的1%。本文档共69页；当前第22页；编辑于星期二\13点26分光+CO2O2+CH2O低渗光+Fe3+O2Hill反应离心光合膜基质完整叶绿体破损叶绿体光+Fe3+O2CO2CH2O证实叶绿体中CO2同化和光合放氧反应部位的实验本文档共69页；当前第23页；编辑于星期二\13点26分

原初反应:光反应电子传递

（基粒片层）光合磷酸化

C3途经暗反应

C4途经碳同化

（叶绿体基质）

CAM途径四、光合作用的步骤光能（光子）→电能（高能电子）光能的吸收、传递和转换电能（高能电子）→活跃化学能（ATP、NADPH）活跃化学能→稳定化学能（碳水化合物等）本文档共69页；当前第24页；编辑于星期二\13点26分光合单位聚光色素作用中心作用中心色素原初电子受体(A)原初电子供体(D)只能吸收和传递光能的色素分子（包括大部分chla、全部chlb、胡萝卜素和叶黄素、藻红素和藻蓝素）。引起光化学反应的少数特殊状态的ChlaP680

P700本文档共69页；当前第25页；编辑于星期二\13点26分本文档共69页；当前第26页；编辑于星期二\13点26分包括光能的吸收、传递和转换。本文档共69页；当前第27页；编辑于星期二\13点26分

原初反应:光反应电子传递

（基粒片层）光合磷酸化

C3途经暗反应

C4途经碳同化

（叶绿体基质）

CAM途径四、光合作用的步骤光能（光子）→电能（高能电子）光能的吸收、传递和转换电能（高能电子）→活跃化学能（ATP、NADPH）活跃化学能→稳定化学能（碳水化合物等）本文档共69页；当前第28页；编辑于星期二\13点26分中心色素1、原初反应本文档共69页；当前第29页；编辑于星期二\13点26分红降——在大于68０nm的单一红光（远红光区）下，光合作用的量子效率下降的现象。双光增益效应——在波长大于68０nm（７００）的远红光条件下，再补加波长小于６８０nm的红光，这两种波长的光协同作用大大增加光合效率的现象。光合作用两个光系统的发现2、电子传递本文档共69页；当前第30页；编辑于星期二\13点26分本文档共69页；当前第31页；编辑于星期二\13点26分PSIPSⅡTyr酪氨酸残基去镁叶绿素质体醌PC（质体蓝素）PCAo（特化的叶绿素a分子）铁氧还蛋白本文档共69页；当前第32页；编辑于星期二\13点26分需光能来推动（P680---P680*，P700---P700*）每传递4个电子分解2分子H2O，需吸收8个光量子，释放1个O2，还原2个NADP+，同时运转8个H+进入类囊体腔，其中4个来自水的光解，另外4个由“PQ穿梭”完成。P216电子传递链的特点本文档共69页；当前第33页；编辑于星期二\13点26分示循环及非循环电子传递图本文档共69页；当前第34页；编辑于星期二\13点26分定义：叶绿体在光下将ADP和Pi转化为ATP过程类型：非环式光合磷酸化：在基粒片层进行2ADP+2Pi+2NADP++2H2O2ATP+2NADPH+2H++O2循环式光合磷酸化：在基质片层进行，补充ATP不足

ADP+PiATP3、光合磷酸化光光本文档共69页；当前第35页；编辑于星期二\13点26分ATP合酶本文档共69页；当前第36页；编辑于星期二\13点26分（一）C3途径CO2受体是一种戊糖（核酮糖二磷酸RUBP）CO2被固定形成的最终产物是三碳化合物，故称C3途径卡尔文等在50年代提出的，故称卡尔文循环（Calvin循环）C3途径分三个阶段：羧化（固定）、还原、再生4、光合作用的碳同化本文档共69页；当前第37页；编辑于星期二\13点26分

1羧化阶段CH2OPC=O

Rubisco

CH2O

P

COOHHCOH+CO2+H2OHCOH+HCOHHCOHCOOHCH2OPCH2OP

RuBP2分子PGA

C3途径3-磷酸甘油酸核酮糖二磷酸本文档共69页；当前第38页；编辑于星期二\13点26分2还原阶段

O

COOHMg2+C-OPHCOH+ATPHCOH+ADPCH2OPCH2OP

PGADPGA

OC-OPCHOHCOH+NADPH+H+HCOH+NADP++Pi

CH2OPCH2OP

DPGAPGAld

1、3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛本文档共69页；当前第39页；编辑于星期二\13点26分由PGAld（GAP）经一系列转变重新合成RUBP的过程3、再生阶段本文档共69页；当前第40页；编辑于星期二\13点26分CO2最初受体是RuBP，固定CO2最初产物PGA，最初形成糖是PGAld总反应式：3CO2+3H2O+3RuBP+9ATP+6NADPH→PGAld+6NADP++9ADP+9Pi总结本文档共69页；当前第41页；编辑于星期二\13点26分玉米水稻维管束鞘叶绿体C4植物与C3植物叶片解剖结构的差异叶肉细胞厚壁细胞（二）C4途径本文档共69页；当前第42页；编辑于星期二\13点26分1羧化：叶肉细胞中，PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）羧化酶作用，固定CO2为草酰乙酸OAA，后形成四碳二羧酸（Mal或Asp)，（苹果酸或天冬氨酸）反应历程：四个阶段本文档共69页；当前第43页；编辑于星期二\13点26分

2转移：C4酸通过胞间连丝转运到维管束鞘细胞内.

3脱羧与还原：鞘细胞中，C4酸脱羧放出CO2形成C3酸，CO2进入C3途径还原为光合产物。4再生：脱羧形成的C3酸(丙酮酸或丙氨酸)转运回叶肉细胞，再生成CO2的受体PEP。C4反应历程本文档共69页；当前第44页；编辑于星期二\13点26分本文档共69页；当前第45页；编辑于星期二\13点26分玉米水稻维管束鞘叶绿体C4植物与C3植物叶片解剖结构的差异叶肉细胞厚壁细胞本文档共69页；当前第46页；编辑于星期二\13点26分1、CO2最初受体是PEP2、最初产物四碳二羧酸OAA3、在两种细胞器中完成：叶肉细胞、鞘细胞4、起“CO2”泵作用，不能将CO2转变为糖C4途径特点本文档共69页；当前第47页；编辑于星期二\13点26分

1、CAM植物解剖学、生理学特点

（1）解剖学特点：景天、仙人掌，菠萝，落地生根（2）生理学特点：

*气孔夜间开放，吸收CO2，白天关闭

*绿色细胞有机酸含量夜间上升，白天下降

*细胞淀粉含量夜间下降，白天上升（三）CAM途径（景天科酸代谢途径）本文档共69页；当前第48页；编辑于星期二\13点26分2CAM途径化学历程：夜晚

CH2

PEP羧化酶

COOHC=OP+CO2+H2OCH2

COOHC=OCOOHPEP磷酸烯醇式丙酮酸OAA草酰乙酸COOHMal脱氢酶

COOHCH2+NAD(P)H+H+C=O+NAD(P)+HCOHHCOHCOOHCOOHOAAMal苹果酸本文档共69页；当前第49页；编辑于星期二\13点26分

白天：

COOH依赖NAD

COOHCH2+NAD(P)+

苹果酸酶

C=O+NAD(P)H+H++CO2HCOHCOOHCOOH

MalPyr丙酮酸

PEPC3途径本文档共69页；当前第50页；编辑于星期二\13点26分相同点：

都有羧化和脱羧两个过程都只能暂时固定CO2，不能将CO2还原为糖

CO2最初受体是PEP，最初产物是OAA

催化最初羧化反应的酶是PEP羧化酶不同点：C4途径羧化和脱羧在空间上分开羧化——叶肉细胞、脱羧——鞘细胞CAM途径羧化和脱羧在时间上分开

羧化——夜晚、脱羧——白天3CAM途径与C4途径比较本文档共69页；当前第51页；编辑于星期二\13点26分本文档共69页；当前第52页；编辑于星期二\13点26分本文档共69页；当前第53页；编辑于星期二\13点26分本文档共69页；当前第54页；编辑于星期二\13点26分本文档共69页；当前第55页；编辑于星期二\13点26分光呼吸一、概念

*光呼吸—植物绿色细胞依赖光照，吸收O2释放CO2的过程。*高光呼吸植物—具有明显的光呼吸。如小麦、大豆、烟草等C3植物。*低光呼吸植物—光呼吸很微弱，几乎检测不出来。如高粱、玉米、甘蔗、狗尾草、马齿苋、羊草等C4植物。本文档共69页；当前第56页；编辑于星期二\13点26分二、光呼吸的生化历程Rubisco

2

3-磷酸甘油酸RUBP

3-磷酸甘油酸+2-磷酸乙醇酸

H2O

乙醇酸磷酸O2CO2关键酶：1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（双功能）光合作用光呼吸本文档共69页；当前第57页；编辑于星期二\13点26分

RuBP

O2

叶绿体PGA

磷酸乙醇酸

ADPH2OATPPi

甘油酸乙醇酸甘油酸过氧化物酶体乙醇酸

NAD+

O2NADHH2O2→H2O+1/2O2

羟基丙酮酸乙醛酸