光与光合作用2
光与光合作用
光合作用：光合作用，通常是指绿色植物（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。
其主要包括光反应、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。
光与光合作用:一、大地上光线来源于太阳，太阳是世界上一切生物赖以生存的最重要条件。
太阳光穿过大气层投射到地面上产生两种效应：一种是热效应，一种是光效应。
太阳的热效应常以日射来表示，温带地区冬季日射量约在1.0卡/平方厘米左右，而夏季的日射量约为1.4卡/平方厘米。
太阳的光线应称为照度，常以勒克斯来表示。
照度的强弱随季节的不同、太阳入射角的变化而变化。
1、在北京地区4~5月以后自然光照的最大强度为12~14万勒克斯，12~2月这个季节里自然光照的最大强度只有4万勒克斯。
因此冬季的阳光对于植物生长是非常宝贵的，必须最大限度地把阳光收集和利用起来。
太阳光分为直射光和散射光，晴天的光照由直射光和散射光组成，阴天时只有散射光。
太阳光是由各种波长不同的光和一些射线组成，人们视觉感到的可见光中包括红、橙、黄、绿、青、兰、紫等七种不同波长的光，此外尚有紫外光和红外光等不可见光。
2、绿色植物的光合作用是绿色植物特有的一种生化现象。
光合作用即植物吸收光能，由于绿色植物中叶绿素的作用，使二氧化碳还原形成氧，同时由二氧化碳和水形成碳水化合物。
因此太阳光、叶绿素、二氧化碳和水是光合作用不可缺少的因素。
光是光合作用的能量来源，叶绿素是光合作用进行的场所，二氧化碳和水则是光合作用的原料。
一切生理活动必须在一定的温度条件下行，因此适宜的温度也是光合作用中一个重要条件。
二、、光合作用发生的部位。
光合作用只能在植物中含有叶绿素的绿色部位进行，植物的绿叶就是进行光合作用的主要器官。
植物的叶是由表皮组织，叶肉组织和输导组织三部分构成。
表皮组织可以透过阳光有利于光合作用。
在叶的上、下表皮上布满了小孔称为“气孔”，气孔是植物水分蒸腾和气体交换的器官。
第五章 第4节 能量之源--光与光合作用2
光合作用过程
光合作用一系列化学反应中根据是否需要光能，可以概括 为为光反应和暗反应两个阶段。 光反应阶段：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有 光才能进行。 暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有光无 光都可以进行。
光合作用过程
H2O
水在光下分解
O2
[H] ATP 酶
ADP+Pi
光反应示意图解
英格豪斯
R.梅耶 萨克斯
只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉
1880
1939 20世纪40年代
恩格尔曼
鲁宾 卡门 卡尔文
氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的氧来自水。 光合产物中有机物的碳来自CO2
分析了光合作用的探究历程，你有何感悟？
第五章
细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源--光与光合作用
光合作用概念： 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
产 物
光合作用的实质：合成有机物，储存能量
光合作用的探究历程
1771年，英国普利斯特利（J.Priestly)
１、完成课本后练习Ｐ106 ２、预习Ｐ110－－Ｐ114页
矿质营养对光合作用影响
Mg离子是叶绿素的组成元素 K离子参与光合作用产物的运输等 N元素是组成蛋白质的原料，参与光合作用酶的合成。 P元素是ATP的组成元素，也是光合膜的组成元素
探究环境因素对光合作用的影响
实验原理： 利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使 叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由 于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉 的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的 强弱。 实验步骤：
植物的光合作用-2
所以其量子效率接近1 。
(三)光能的吸收与传递
1、光合作用单位
根据能否进行光化学反应，将叶绿体色素分为二 类:
一类是反应中心色素：它具有光化学活性，既能捕获光能， 又能将光能转换为电能(称为“陷阱”)，少数特殊状态的 叶绿素a分子属于此类。 另一类是聚光色素：又称天线色素，它没有光化学活性， 只能进行光物理过程，把吸收的光能传递到反应中心色素， 绝大多数色素(包括大部分chla和全部的chlb、胡萝卜素、 叶黄素等)都属于此类。
一个是吸收短波红光(680nm)的光系统Ⅱ(PSⅡ)， PSⅡ颗粒较大，位于类囊体膜的内侧。 另一个是吸收长波红光(700nm)的光系统I(PSⅠ)， PSⅠ颗粒较小，在类囊体膜的外侧。 这两个光系统是以串联的方式协同作用的。
4、PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
PSⅠ的原初电子受体是叶绿素分子(A0)，PSⅡ的 原初电子受体是去镁叶绿素分子(Pheo)，它们的次 级电子受体分别是铁硫中心和醌分子。 PSⅠ的原初反应： P700· 0 A
2、光合电子传递体的组成与功能
（1）PSⅡ复合体
A、PSII由3部分组成：
反应中心由2个交叉排列多 肽 D 1和D2组成，其中含有原 初电子供体(Z)、P680、原初电 子受体去镁叶绿素(Pheo)和质 体醌(QA和QB)， D 1和D2之间 可能由Fe连接；
PSII反应中心结构模式图
PSII外围是由聚光色素蛋白复合体与细胞色素b559结合的2 条多肽；它们围绕P680，可更快地把吸收的光能传至PSⅡ反应 中心，所以被称为中心天线或“近侧天线”。 放氧复合体（锰聚合体）
卟啉环
第三节 光合作用(Photosynthesis)的机理
光合作用当然需要光，但不是任何步骤都需要光。 根据需光与否，光合作用将分为两个反应─光反应(light reaction)和暗反应(dark reaction)。
光合作用2
20世纪40年代
卡尔文
4、光合作用过程
划分依据:反应过程是否需要光能 光反应 暗反应
光合作用.swf
光合作用的过程：
2H2O
光解 吸收
O2 4[H]
酶
2C3
固定
CO2
可见光
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
还 原
能
多种酶 C5
(CH2O)
光反应
暗反应
原料和产物的对应关系： C CO2 （CH2O） H H2O O CO2
绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较 ：
光合作用 有氧呼吸
活细胞 细胞质基质、线粒体 氧气、酶 有机物
CO2、H2O
在哪些细 胞进行 反应场所 反应条件
含叶绿体的细胞 叶绿体 光、色素、酶
CO2、H2O
物质转化 能量转变
联系
有机物
光能转变为化学能储存 将有机物中的能量释放出 在有机物中 来，一部分转移到ATP中 光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础— —有机物和氧气；细胞呼吸产生的二氧化碳可 被光合作用所利用
⑵CO2浓度对光合作用强度的影响
A点：CO2启动点， 即发生光合作用的 最低CO2浓度
光 合 速 率
B
C
AB段：随CO2浓度升高 A ，光合作用（暗反应）增强
CO2的浓度
B点：CO2饱和点，受限于C5含量、有关酶活性等
空气中CO2含量一般占330mg/L，与植物光合所需最 适浓度（1000mg/L）相差太远。
色素
酶
基质 含多种光合作用所必需
的酶
功能： 光合作用的场所。
1.下列标号各代表： ① 外膜 ② 内膜 ③ 基粒 ④ 类囊体膜 ⑤ 基质 叶绿体是进行 2.在④上分布有光合作用所需的 色素 和 酶 ，在⑤中也分布有光 光合作用 合作用所需的 酶 。 ⑤ 的场所。 ①
光与光合作用2ppt
H2 18O和C18O2
18O 2
H2 O A
H218O B
光合作用产生 的有机物又是 怎样合成的？
结论：光合作用释放的氧来自水
9. 20世纪４0年代,美国科学家卡尔文
光 合 作 用 的 探 究 历 程
1.碳的同位素14C 标记CO2
14 CO 2
2.
14CO2
( CH2 O)
14
光能到电能转换过程 ①、B把光能传给A，使其处于 高能位，容易失电子 ②、Ｄ从Ａ夺得２个电子，传 给类囊体外的NADP＋ ， NADP＋ 同时从类囊体外获得１个Ｈ＋ 形成NADPH ③、Ａ又从Ｃ获得２个电子， Ｃ从类囊体内的水获得２个电 子，使水分解成H＋和O２ 以上发生从水到NADPH的电 子传递，即为电流
验结果的干扰。
3. 1779年 荷兰 英格豪斯的实验
光 合 A组 作 光照 用 的 B组 探 究 黑暗 历 程 *实验重复了500多次
结论：只有在光照下绿叶才可以更新空气
重 复 普 利 斯 特 利 的 实 验
光 4、1785年,拉瓦锡发现了空气的组成。 合 作 明确：绿叶在光下吸收CO ，释放O 。 2 2 用 的 5、1845年，德国科学家梅耶指出，植物光合 探 作用时，把光能转化成化学能储存起来。 究 历 储存在什 光 化 么物质中？ 程 能 德国 学
CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中 的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。
1．1648年，比利时赫尔蒙特的柳树实验→结论：植物 的增重来自水。 2．1771年，英国普里斯特利的实验→结论：绿色植物 可以更新空气。 3．1779年，荷兰英格豪斯的实验→结论：绿色植物只 有在光下可以更新空气。 4．1864年，德国萨克斯的实验→结论：绿叶在光下制 造淀粉。 5．1880年，美国恩吉尔曼的水绵实验→结论：⑴氧是 叶绿体释放出来的。⑵叶绿体是进行光合作用的场所。 6．20世纪30年代，美国科学家鲁宾、卡门实验→结论： 光合作用释放的氧全部来自水。 7．20世纪30年代，美国科学家卡尔文实验→结论：C的 转移途径——卡尔文循环。
11光合作用(二)光合作用的原理和应用知识讲解
光合作用（二）光合作用的原理和应用知识讲解【学习目标】1、理解光合作用的过程及原理，掌握光反应、暗反应的过程及其相互关系2、描述叶绿体的结构、说明叶绿体的功能。
3、理解环境因素对光合作用强度的影响。
4、重点：光合作用的发现及研究历史、光合作用的光反应和暗反应过程及其相互关系5、重点：影响光合作用强度的外界因素。
6、难点：光反应和暗反应的过程、探究影响光合作用的环境因素【要点梳理】要点一、光合作用及其探究历程1、光合作用光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转换成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
要点二、光合作用过程及原理的应用1、光合作用过程图解2、光反应阶段和暗反应阶段的区别和联系项目 光反应暗反应 区 别场所 类囊体囊状结构的薄膜上叶绿体基质 条件需色素、光、酶不需色素、光，需要酶物质变化（1）水的光解（2）ATP 的生成（1）CO 2的固定 （2）C 3的还原能量变化叶绿素将光能转化为活跃的化学能储存在ATP 中。
ATP 中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
两者联系（1）光反应为暗反应提供ATP 和还原剂[H]，暗反应为光反应提供ADP 和Pi （2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。
总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。
二者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的。
要点诠释：①光反应必须在光下进行，而暗反应有光无光都可以进行。
②催化光反应与暗反应的酶，其种类和场所均不同，前者分布在类囊状膜上，后者分布在叶绿体基质中。
3、光合作用反应式及其元素去向6CO 2＋12H 2O −−−→光能叶绿体C 6H 12O 6＋6H 2O ＋6O 2要点诠释：上述方程式表示光合产物只是单糖，实际上光合产物主要是糖类，包括单糖（葡萄糖和果糖）、二糖（蔗糖）、多糖（淀粉），其中以蔗糖和淀粉最为普遍，但也有一些实验证明，蛋白质、脂肪也是光合作用的直接产物。
高中生物人教版必修一导学案：5.4-光合作用的原理和应用(二)
第五章第四节能量之源——光与光合作用（二）【教学目标】1.说明光合作用以及对它的相识过程。
2.简述出光合作用的原理、原料、产物、条件和反应场所。
【教学重点】1.光合作用的探究历程。
2.光合作用的过程、反应场所、原料、产物和反应条件。
【教学难点】1.光合作用的发觉及探讨历史。
2.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
【课时支配】 3课时第2课时【教学过程】导入：同学们，通过初中生物课的学习，我们已经知道，植物的每一片绿叶就似乎是一个“绿色工厂”，源源不断地生产着有机物，绿色植物生产有机物的过程是通过什么生理过程完成的呢？完成这项生理过程的场所是哪里？反应物、生成物以及反应条件分别是什么？带着这些疑问，我们今日来共同学习光合作用的相关学问点。
进而绽开本节内容。
自主学习一：请同学们细致默读课本P101--102页“光合作用的探究过程”部分内容。
完成下列填空：1.公元前3世纪，古希腊哲学家亚里士多德认为：植物生长所需的物质全来源于土中。
2.1648年，海尔蒙特（比利时）做了盆栽柳树称重试验，得出柳树生长所需的养分物质是从水中获得。
他没有相识到空气中的物质参加了有机物的形成。
3.1771年，英国的普里斯特利做了一个出名的试验，通过试验他得出了结论：_________________________________________________________。
但他并没有发觉光的重要性。
4.1779年，荷兰的英恩豪斯证明5.1785年，由于发觉了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是______________________，汲取的是_____________________________。
6.1804年，法国的索叙尔通过定量探讨进一步证明二氧化碳和水是植物生长的原料。
7.1845年，德国的梅耶依据能量转化与明确指出8.1864年，德国的萨克斯发觉光合作用产生淀粉。
他做了一个试验，通过试验，胜利的证明9.1880年，美国的恩格尔曼发觉叶绿体是进行光合作用的场所，氧是由叶绿体释放出来的。
2021版高考生物(苏教版)复习：光合作用(Ⅱ)含答案
图1图2
图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。
图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，气孔部分关闭，影响了CO2的供应。
③应用：合理灌溉，预防干旱。
(5)矿质元素
①原理：矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。
4．若植物长期处于光照强度为光补偿点(植物的光合强度和呼吸强度达到相等时的光照强度值)的自然环境中，植物能否正常生长？原因是什么？
[提示]不能。因为光照强度为光补偿点时，植物在白天没有有机物的积累，而且植物在夜间又进行细胞呼吸消耗有机物，植物体内的有机物减少，因此植物将不能正常生长。
5．生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是什么？
2．在温室大棚生产中，施用农家肥能够提高作物的产量，原理是什么？
[提示]农家肥中的有机物被微生物分解能够产生无机盐和CO2，为大棚作物的生长补充CO2和无机盐，提高大棚作物的产量。
3．在农业生产上，农作物的种植密度过大时，农作物的产量反而会降低，原因是什么？
[提示]农作物的种植密度过大时，会造成作物下部的叶片通风和透光度低；下部的叶片因光照强度和CO2浓度低，光合速率降低，而作物种植密度大又造成整体上作物的细胞呼吸强度的增大，因此作物的净光合速率降低。
(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。
[解析](1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于a时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。
光合作用2--光合作用的原理和应用
碳的转移途径：
（CH2O）
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H2O 光 A B C D G F CO2
E+Pi H I
J
水 色素 Ｏ2 ①图中A是______,B 是_______, 它来自于______ 的分解。 基质 部位，用 [H] ，它被传递到叶绿体的______ ②图中C是_______ 用作还原剂，还原C3 于____________________ 。 色素吸收 ATP，在叶绿体中合成D所需的能量来自的光能 ③图中D是____ ______ C3化合物 糖类 ④图中G________,F 是_____________ C5化合物 是__________,J 光反应 ， H为I提供__________ [H]和ATP ⑤图中的H表示_______
光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？ 如何来检测？
分泌蛋白的合成与运输 科学家用３Ｈ标记亮氨酸注射给豚鼠的胰腺细胞以 合成蛋白质。然后每隔一段时间进行检测和观察。
117分钟后
17分钟后
细胞外
高尔基体 内质网 核糖体
3分钟后
——同位素标记法
同位素标记法
放射性同位素可用于追踪物质的运 行和变化规律。用放射性同位素标记 的化合物，其化学性质不变。科学家 通过追踪放射性同位素标记的化合物 ，可以弄清化学反应的详细过程。这 种科学研究方法叫做同位素标记法
三、光合作用与呼吸作用
1．光合速率与呼吸速率
(1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定 实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。 (2)净光合速率和真正光合速率： ①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收 量或有机物积累量表示。 ②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固
5.4.2能量之源—光与光合作用
光合作用的实质 物质变化：把简单的无机物转变 为复杂的有机物
能量变化： 把光能转变成储存在
有机物中的化学能
物质变化：无机物
能量变化： 光能
转变
有机物
转变
糖类等有机物中的 化学能
三个来源
光合作用的意义
完成了自然界中规模巨大的物质转变，为绿色 植物本身及为人类和动物直接或间接地制造了 有机物。
物质来源（绿色工厂）
§4
能量之源——光与光合作用
1940年，美国科学家鲁宾、卡门同位素标记 实验：
光合作用释放的氧气全部来自于水 20世纪40年代，美国科学家卡尔文的实验：
CO2中的碳在光合作用中转化成有机物 中碳的途径---卡尔文循环
二、光合作用的原理和应用
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把 CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并 释放出O2的过程。 表达式 CO2+H2O
C
D
2、某绿色植物呼吸和光合作用最适的T分别为250C和300C，开始的T为
25，当变为300C时，a、c、d分别怎样移动?(上图）
答：a点向上移，c点向左移，d点向上移
暗反应阶段
条件： [H] 、ATP、酶 酶 CO2的固定：CO2＋C5 物质变化 酶 C3的还原： 2C3
ATP [H] 、
场所： 叶绿体的基质中 2C3 (CH2O)
ADP+Pi 糖类
能量变化
ATP中活跃的化学能转变为糖叶绿体基质
ATP
[H]
CO2
五碳化合物
举例：
硝化细菌
2NH3+3O2 2HNO2+O2
硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量 2HNO3+能量
光合作用 (2)
基质 主要成分是可溶性蛋白质及
其它代谢活跃物质。羧化酶约占可
溶性蛋白质的50﹪，还DNA、
RNA、核糖体、淀粉体、嗜锇颗粒
（叶绿体的脂类仓库）等。
二、光合色素的结构与性质 光合色素主要有三类：叶绿素、类胡 萝卜素、藻胆素。它们存在于类囊体上。 前两类为高等植物的叶绿体色素。 1、叶绿素（chlorophyll，chl） 主要有Chla和Chlb，不溶于水，易溶 于乙醇、丙酮等有机溶剂。
类胡萝卜素的最大吸收峰在蓝紫光区。不 吸收长波光
（三）荧光现象和磷光现象
荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈 绿色，而在反射光下呈红色的现象。
Chl + hν chl* 激发态
基态 光子能量
蓝 光
红 光
荧光(fluorescence）: CHL从第一
-
单线态回到基态所发射的光。
磷光(phosphorescence）:CHL从 第一三单线态回到基态所发射的光。 叶绿素的荧光和磷光现象说明叶 绿素能被光所激发，而叶绿素的激发 是将光能转变为化学能的第一步。
吸收光谱：叶绿素对不同波长光吸收后 形成的光谱。
叶绿素在红光区（640~660nm）和蓝紫 光区（ 430~450nm）有最强吸收。叶绿素 对绿光吸收最少，故叶绿素溶液呈绿色。
类胡箩卜素在蓝紫光区有最强的吸收。
chla与chlb吸收光谱的区别： ▽ chla在红光区的吸收带偏向长波方向， 吸收带较宽，吸收峰较高。在蓝紫光区吸收 带偏向短波方向，吸收带较窄，吸收峰较低。 对蓝紫光的吸收为对红光的吸收的1.3倍。 ▽ chlb在红光区的吸收带偏向短波方向， 吸收带较窄，吸收峰较低。在蓝紫光区吸收 带偏向长波方向，吸收带较宽，吸收峰较高。 对蓝紫光的吸收为对红光的吸收的3倍，说明 chlb吸收短波蓝紫光的能力较chla 强。
18 光合作用2(过程及探索历程) 课件--2022届高考生物大一轮复习
（15）1931年，微生物学家尼尔（C.B.Van Niel） 将细菌光合作用与绿色植物的光合作用加以比较， 提出了以下光合作用的通式∶CO2 +2H2A→（CH2O）+ 2A +H2O，
光合细菌在光下同化CO2而没有O2的释放，O2不是来自二氧化碳而 是水。因此他第一次提出光在光合作用中的作用是将水光解。
（16）1937年，英国植物学家希尔(R.Hill)发现，在离体叶绿体的
悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在 光照下可以释放出氧气。
希尔 反应
H2O
铁盐(或其他氧化剂) 离体叶绿体 光照
水的 2H+ + O2 光解
希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来
3.光合作用的过程
(1)定义
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 氧气 的过程。
实质 合成有机物，储存能量（将无机物合成有机 物，光能转换为有机物中稳定的化学能）
(2)过程 NADP+2e-+H+→NADPH NADPH的合成：
光反应 暗反应
学 能
储存在什么 物质中？
(11)1864年,萨克斯的实验
光照
一在 半暗 曝处 光放 ，置
一几 暗处理
半小 遮的 光叶 片
碘蒸汽处理
酒精 脱色
结论:绿色叶片在光的作用下产生了淀粉
①萨克斯：自身对照， 自变量： 是否照光
(一半曝光与另一半遮光)，
因变量：叶片是否制造出淀粉。
（或颜色变化）
第4章 光合作用 -2
C4植物固定3分子CO2为磷酸丙糖, 实际消耗15分子ATP
3、C4途径的特点
C4途径的关键酶是光调节酶 PEP羧化酶 (PEPC) ，NADP-苹果酸脱氢酶，PPDK 在光下激活, 暗中则失活 C4植物的叶肉细胞起暂时固定及转运大气中CO2的作用; 维管鞘细胞中进行CO2的还原同化。
C4的途径起着CO2泵的作用，C4植物每同化1分子CO2比C3植物
应用： 合理密植；（柳种麻田，不扶自直） 间作，套种时作物种类的搭配； 林带树种的配置；（喜光植物，耐荫植物） 林木间苗，修剪，采伐的程度； 冬季温室栽培蔬菜避免高温，花卉栽培时应用遮阳网； 蚕豆种植过密引起落花落荚。 （5个要点）
光补偿点
光饱和点
2）光合作用的光抑制
有利因素
消除乙醇酸，是一解毒过程及碳的“抢救”过程；
保护反应，防止强光、高O2对植物光合机构的破坏作用；
（光呼吸进行的条件：强光、高温、低CO2、高O2）
防止O2对碳同化的抑制作用； 光合作用中磷酸丙糖的补充途径；
为氨基酸的形成提供碳架及能量。
2.调节控制
CO2/ O2浓度的调节
光饱和点：高，说明植物利用光能力高；低，说明植物利用光能力低。 C4植物光饱和点高于C3植物，光补偿点低于C3植物。 阳生植物的光饱和点、光补偿点高于阴生植物。
光补偿点时，净光合速率=0
植物所需的最低光照强度必须高于光补偿点，植物才能正常生长； 环境温度升高时，植物光补偿点升高。
脱羧，进入Calvin循环 C4 C3+CO2
三种脱羧类型
Malase
•
根据脱羧酶类不同，C4途径植物分为三种类型
NADP-苹果酸酶型 玉米、高粱、甘蔗
植物生理学003 植物的光合作用2
2020/10/27
2020/10/27
➢ 铁氧还蛋白(Fd)和铁氧还蛋白-NADP＋还原酶(FNR 、Fp)都是存在类囊体膜表面的蛋白质。
➢ Fd是通过它的2铁-2硫活性中心中的铁离子的氧化还 原传递电子的。
➢ FNR(Fp) 含1分子的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，依 靠核黄素的氧化还原来传递H+。FNR(Fp)是光合电 子传递链的末端氧化酶，接收Fd传来的电子和基质 中的H＋，还原NADP＋为NADPH，反应式可用下 式表示：
网络式地进行。
➢ 质体醌是双电子、双质子传
Cytb6/f
递体，对类囊体膜内外建立
质子梯度起着重要的作用。
2020/10/27
质蓝素
➢ 质蓝素(PC)是位于类囊体膜内侧表面的含铜的蛋白 质，氧化时呈蓝色。它是介于Cyt b６/f复合体与 PSⅠ之间的电子传递成员。通过蛋白质中铜离子的 氧化还原变化来传递电子。
第三节 光合作用的机理
通过小球藻闪光实验发现，同等光强相同时间下，连续照射， 光合效率 小，放氧少；间歇照射(每次闪光0.0034S，间歇 0.0166S，每秒50次)， 光合效率高，放氧多——说明光合作用需要光照，但并不是任何过程都 需要光照。
因此提出光反应（light reaction）和暗反应（dark reaction）的概念。 光反应是必须在光下才能进行的、由光所引起的光化学反应；暗反应是 在暗处（也可在光下）进行的，由若干酶所催化的化学反应。光反应是 在类囊体（光合膜）上进行的，而暗反应是在叶绿体的基质中进行的。
3、光能的吸收与传递
光照到叶绿体上时，类囊体膜上的叶绿体色素吸收光能而激发，由于色素分子 排列紧密及其特殊的共轭体系，激发能可在相同色素分子间(2nm)以激子传递 （exciton transfer)或相同及不同色素分子间(>2nm)共振传递（resonance transfer)的方式传递，最后传给反应中心的中心色素（chla）。 激发能的传递速度及效率很高，一个红光量子可传过几百个chla分子(30ps/个)， 效率达90~100%。
第三章光合作用2ppt课件
合
光
磷酸化作用，就是离体叶绿体在光下将ADP和Pi合成为
ATP的过程
叶绿体
ADP+Pi
ATP+H2O
C）从能量代谢角度看，光合作用过程是植物将 光能转变为化学能的过程。依此可将光合过
程分为3大步骤：
1）原初反应：光能的吸收、传递和转换为电能； 2）电子传递和光合磷酸化：电能转变为活跃的化
学
3）碳同化：活跃的化学能再转变为稳定的化学能。
等步骤。 B）经原初反应，完成对光能的吸收、传递，并将之转化为电能。 C）电子传递和光合磷酸化通过两个光系统的一系列光化学反应， 把水光解成质子(H+)和电子，同时放出氧，质子H+与细胞中NADP+ 结合形成NADPH；同时，在电子传递过程中，其携带的能量使细 胞中的ADP与无机磷酸结合形成ATP。 D）有了ATP和NADPH，叶绿体便可在暗反应中同化二氧化碳，形
四、光合磷酸化
1光合磷酸化：指叶绿体在光合电子传递的 同时,使ADP和Pi形成ATP的过程称为光合磷酸 化。光合磷酸化是与光合电子传递是偶联在一起的。
2 光合磷酸化的类型：非环式、环式和假环式。 在光合作用中与环式电子传递偶联在一起的磷酸化 称为非环式光合磷酸化；与环式电子传递偶联在一起 的，称为环式光合磷酸化，与假环式电子传递偶联在 一起的，称为假环式光合磷酸化。
颗粒较大，直径17.5nm，分布在类囊体膜的垛叠部分；特
征为水的光解和放氧；其中心色素分子P680。
光
P680
将水分解 水中的e PSⅠ
二、光合电子传递体与其功能
电子传递体：PSⅡ、PQ、细胞色素b6f复合体、PSⅠ和PC
• a. PSⅡ：颗粒较大，直径17.5nm，在类囊体膜内侧，多 存在于基粒片层垛叠区，由反应中心色素P680、捕光复合 体（LHCⅡ）和放氧复合体(OEC) 亚基组成，特征为水的光解和放氧。
第三章光合作用2
(3).Cytb６/f复合体
Cytb６/f 复合体作为连接PSⅡ与PSⅠ两个光系统的 中间电子载体系统，是一种多亚基膜蛋白，由Cytf、 Cytb 、 铁-硫蛋白等多肽组成。
Cyt b６/f 复合体主要催化PQH２的氧化和PC（质蓝 素）的还原，因此Cyt b６/f 复合体又称PQH２· PC氧 化还原酶。
在远红光（光波大于685nm）条件下，如果补充红光 （光波650nm）照射材料时，量子产额大增，并且比 这两种波长的光单独照射时的总和还要大。这两种 波长的光协同作用而增加光合效率的现象称为双光 增益效应或爱默生效应。 红降现象和爱默生效应说明：
绿藻光合作用可能包括两个光化学反应：一个吸收 短波红光；一个吸收长波红光。这两个光化学反应 可能以接力的方式协同作用。
Fd也可把电子交给PＱ、Cytb6而传回到PC，形成围 绕PSI的循环电子传递。
（三）光合电子传递方式和途径
1.电子传递方式
在光反应中，电子传递由一系列排列紧密的电子传 递体（ PSⅠ 、 PSⅡ等 ）完成，电子的传递是互 相衔接的，形成电子的传递链，也称光合链或电子 传递链。
电子传递体具有不同的氧化还电位，根据氧化还原电 位高低排列，电子传递链呈侧写的“Z”形，称之为光 合作用电子传递的“Z”方案。
只有PSⅠ参与： 由 Fd 经 PQ ， Cyt b 6 /f PC 等 传递体返回到PSⅠ而构成的 循环电子传递途径。即： PSⅠ→Fd→PQ→ Cytb６/f→PC→PSⅠ 结果：环式电子传递不发生 H 2 O 的氧化，也不形成 NADPH ， 但有 H + 的跨膜向内运输，形 成跨类囊体膜的质子梯度， 从而促进ATP的形成。
二、电子传递和光合磷酸化
（一）、光系统 1、红降现象和爱默生效应 20世纪40年代，以绿藻为材料，研究其不同
光和光合作用
专题 光和光合作用1．光合作用总反应式：2．光合作用的过程考点一 光合作用1．光反应与暗反应的比较稳定化学能活跃化学能→ADP+Pi （CH 2O ）+C 5CO 2+C 5叶绿体基质ATPADP+Pi[H]+O 2光能光能→活跃化学能光反应H 2O场所：叶绿体类囊体薄膜物质变化能量变化：光能酶暗反应场所：物质变化能量变化：酶2C 3ATP酶+能量2C3ATP 、[H]酶3.条件骤变时物质量的变化【高考警示钟】1.光合作用光反应产生的A TP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸2.CO2中的C先进入C3然后进入(CH2O)例1在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图，回答问题：(1)图中物质A是__________(C3、C5)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A低，原因是_______________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是________________________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的_____(低、高)。
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_____(高、低)，其原因是______。
答案：(1)C3 (2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5的含量稳定。
根据CO2+C5 2C3知，此时C3的分子数是C5的2倍，因此B的浓度比A低当CO2浓度突然降低时，C5的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5积累(3)高(4)低CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和［H］少变式1 如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降低至极低水平(其他条件不变)，则a、b在叶绿体中含量的变化将会是( )A.a上升、b下降 B a、b都上升 C.a、b都下降 D.a下降、b上升考点二光合作用速率的影响因素及应用1.单因子对光合作用速率影响的分析(1)光照强度(如图所示)：①曲线分析：A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需 的物质全来源于土中。
2000多年前
亚里士多德 (Aristotle)
2、1648年，比利时的科学家海尔蒙特
图A 干燥土壤 90.8kg 小柳树 2.3kg
图B 只用雨水浇灌
图D 五年后柳树长大 土壤烘干后称重
图C
实验前
实验后
变化
土壤干重 柳 树
90.8kg 2.3kg
能量变化： 光能
转变
有机物
转变
有机物中
的化学能
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢
5、光合作用与呼吸作用的区别
原料 产物
能量 转换 发生 部位 光合作用 CO2、H2O O2、葡萄糖等有机物 呼吸作用 O2、葡萄糖等有机物 CO2、H2O等 释放能量的过程 稳定的化学能→ 活跃的化学能 线粒体、细胞质基质
1864
1880 1939 20世纪40代
萨克斯
恩格尔曼 鲁宾 卡门
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光 合作用的场所
光合作用释放的氧来自水 光合产物中有机物的碳来自CO2
卡尔文
思考
光合作用的原料、产物、场所、条件 是什么？
原料：二氧化碳 水 产物：糖类 氧气 场所：叶绿体 条件：光 多种酶
90.7kg 76.7kg
-0.1kg +74.4kg
植物生长所需的原料来自于水
不足：没有考虑到空气对光合作用的作用。
3、1771年，英国J.普里斯特利
一段时间后
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气。
4、1779年，荷兰的英根豪斯
结论1：
普利斯特利的实验 只有在阳光照射下 才能成功。
9、20世纪４0年代 美国科学家 卡尔文 (M.Calvin)
碳的同位素 C
14
CO2
光能
14
14
CO2
14
CO2
叶绿体
( CH2 O)
证明CO2中的碳最终转化为有机物中的碳。
年代 1771 1779 1845
科学家
普利斯特利 英格豪斯 R.梅耶
结论
植物可以更新空气 只有在光照下只有绿叶才可以更新 空气（1785） 植物在光合作用时把光能转变成了 化学能储存起来
结论2：植物体只有绿 叶才能更新空气。
• 5、1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学 能储存起来。
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？
6、1864年,德国植物学家萨克斯实验 绿色 黑暗 48小时 曝光 2小时 碘蒸汽 叶片 处理 遮 2.光合作用需要光
储存能量的过程 光能→活跃的化学能→ 稳定的化学能
叶绿体
发生 条件
光照下才可发生
光照、暗处都可发生
阳光下碳的华丽转身
二 光合作用的原理和应用
（一） 光合作用的探究历程
众所周知，一颗种子播种在土壤 中，在适宜的条件下便可萌发生 长。有的可长成高达数十米的参 天大树；有的在其最适合生长的 季节里具有惊人的生长速度。如 玉米在拔节期每天大约可长高8厘
米，而大牡竹曾有一天增高41厘
米的记录。那么，植物生长所需 的营养物质是从哪里来的？
（二） 光合作用过程
1、光合作用的反应式
CO2＋H2 O
光能 叶绿体
（CH2O）＋O2
糖类
2、光合作用的概念
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2 和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2 的过程。
3、光合作用过程
划分依据:反应过程是否需要光能
光反应 暗反应
有光才能反应 光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光、无光 都能反应
不变蓝
7、1880年，美国科学家
恩格尔曼 水绵实验
极 细 光 束
黑暗中
光照下
结论： 叶绿体是植物进行光合作用的场所 光合作用需要在光下进行 光合作用中释放氧气
恩格尔曼实验：阳光经三棱镜 照在丝状绿藻上，结果如下：
水绵
好氧型细 菌
8、1939年，美国科学家鲁宾和卡门 同位素标记法
证明光合作用释放的氧气来自水
光能 CO2＋H2 O 叶绿体 （CH2O）＋O2 ＊O O元素: H2＊O 2 元素转移 鲁宾和卡门
同位素标记法
C元素: ＊C O2
＊C
3
＊CH
2O
卡尔文
当有机物是葡萄糖时（常用于计算）
光能 6C O2+12H2 O C 6 H12 O6 + 6 H2 O+6 O2 叶绿体
4、光合作用的实质
物质变化：无机物