植物生理学光合作用自我整理笔记

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

光合作用单位:在饱和光照之后，同化一分子CO2或释放一分子O2所需要的叶绿素分子数目。（这个概念是在1932年Emerson提出来的

光合作用单位 = 聚光色素系统 + 作用中心

Emerson双光增益效应:用红光(<680nm)和远红光(>680nm)同时照射时，光合速率高于2种光单独照射时光合速率之和。

光合链是类囊体膜上由两个光系统(PSⅠ和PSⅡ)和若干电子传递体，按一定的氧化还原电位依次排列而成的体系。

光下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。

以形成的ATP和NADPH作为能量，将CO2同化为碳水化合物的过程。

光呼吸是指高等植物的绿色细胞只有在光下吸收O2放出CO2的过程。

光合速率 (μmolCO2 ( O2 ) /m2·s)：每小时每平方分米叶面积吸收CO2的毫克数。

光补偿点：CO2吸收量等于CO2释放量时的光照强度。

光饱和点：光合速率随光照强度的增加而递增，当光合速率达到恒定、不再增加时的光强。CO2补偿点：净光合率等于0时的环境CO2浓度

CO2饱和点：再增加CO2浓度，光合速率不再增加，这时的环境CO2浓度

午休现象光合作用在中午降低的现象

光合色素：

叶绿素:Chl a, b, c, d (a:b；叶：类—3:1) 四个吡咯环，中间Mg Chl b: 环II上甲基被醛基代

类胡萝卜素(Carotenoids): 胡萝卜素 & 叶黄素（1:2）

藻胆素( Phycocobilins) 藻类光合色素

光合色素光学特性

Chl*释放能量的方式：

★处于第二单线态的Chl*以热的形式释放部分能量；

★处于第一单线态的Chl*以3种形式释放能量。

释放能量回到基态；发出荧光回到基态以诱导共振的方式将能量传递给另一个chl分子光合作用

光能的吸收、传递和转换为电能：

原初反应，产生电子；

电能转变为活跃的化学能（ATP & NADPH):

e传递和光合磷酸化，产生ATP和NADPH

活跃的化学能转变为稳定的化学能：

CO2的同化，形成碳水化合物。

原初过程分为四个连续过程：

1、光能的吸收和色素分子激发能的形成

2、天线色素分子之间电子激发能的传递

3、作用中心对电子激发能的捕获

4、电荷分离。即电子由供体传递给受体。这就是最初的光化学反应。

光合电子传递

在“Z”链的起点，H2O是最终的电子供体；在“Z”链的终点，NADP+是电子的最终受体。电子传递链的5大组成部分：

1、 PS II：接受光能、传递电子、氧化H2O；

2、质体醌 (PQ)： H＋穿梭、传递电子；

3、细胞色素 (Cytochrome)：传递电子；

4、质体蓝素 (PC)：传递电子；

5、PS I：接受光能、传递电子、还原NADP＋

光合磷酸化

(1)非环式光合电子传递和非环式光合磷酸化。涉及两个光系统。产生O2, NADPH和ATP，占总电子传递的70%以上

光合磷酸化的机理

在非循环PSP中，磷酸化作用是伴随着光能引起一系列电子传递过程而产生的。在磷酸化时，强光下的电子传递速度加快。所以一般认为，光合磷酸化是和电子传递相偶联的。

(2) 环式光合电子传递和环式光合磷酸化。只涉及PSI，能产生ATP, ATP的补充形式。占总电子传递的30%左右。

碳同化6 CO2、 18ATP 、12NADPH、12H2O 形成一分子ATP

卡尔文循环 C3 C4植物的C3途径发生在维管束鞘细胞

•6CO2 + 6RuBP → 12PGA → 12DPGA

关键酶(限速酶): RuBP羧化酶

受光调节的酶RuBPcase、EBPcase、SBPcase、G3PDH、RU5P kinase

1、羧化阶段

2、还原阶段

3、更新阶段

C3植物固定1分子CO2实际上消耗3分子ATP和2分子NADPH

C4途径多为禾本科杂草,农作物中只有玉米、高粱、甘蔗、黍与粟等数种

PEP+CO2- →OAA

景天酸代谢途径

植物含酸量白天<晚上，碳水化合物白天>晚上，气孔白天大部分关闭，晚上开放

C4与CAM植物的比较

相同点：均有2次固定CO2的过程 PEP的羧化只起临时固定或浓缩CO2的作用，最终同化CO2均通过Calvin途径。

不同点：C－4植物：CO2的2次固定在空间上被隔开；即在同一时间，不同的细胞进行。

CAM植物： CO2的2次固定在时间上被隔开；即在同一细胞，不同的时间进行。

具有极高的节水效率。

为什么说C4植物比C3植物具有较高的光合效率

从结状构上看：

C4植物维管束鞘细胞发达，排列成花环状，内含大的叶绿体，叶绿体内无基粒

或有未发育好的基粒，维管束鞘外叶肉细胞排列紧密，叶绿体小，有基粒，维管

束鞘与叶肉细胞间有丰富的胞间连丝连接。

C3植物维管束鞘细胞不发达，不排成花环状，内无叶绿体或叶绿体很小，维管

束鞘外叶肉细胞排列松散，内有叶绿体，二者之间胞间连丝少

从生理上看：

C4植物PEPCase对CO2的亲合力高

C4植物CO2补偿点低

C4植物比C3植物光呼吸低

由于叶肉细胞中的PEPCase对CO2的高亲合力，使CO2暂时固定，然后运输到

维管束鞘中释放，提高了輎细胞的CO2/O2比，使其中RuBPCase易于朝羧化方

向进行。

C4作用光呼吸在维管束鞘细胞中进行，一旦有少量CO2放出，即可被周围排列

紧密的叶肉细胞俘获，被高亲合力的PEPCase固定，重新运往鞘细胞。

在维管束鞘细胞中的基粒缺乏PSII，因此不能产生氧，使光呼吸不易进行。因

此，C4植物又称为低光呼吸植物。

C4植物耐高光强，耐高温，耐干旱。

C4植物耐高氧

C4植物光合产物运输快

光呼吸

依次涉及到叶绿体、过氧化物体和线粒体三种细胞器

光合产物

蔗糖在细胞质中合成，而淀粉在叶绿体中合成。

磷酸丙糖（叶绿体）皮pi充足输出形成蔗糖，缺乏，形成淀粉

一、外界条件对光合速率的影响

光（光照强度；光质） CO2 温度水 O2 矿质营养

二、内部因素对光合速率的影响

种和品种，叶龄和叶位等的差异

(1)光能的吸收、传递和转化能力①光合色素的含量，尤其是叶绿素总量及叶绿素a/b的比值。②叶绿体片层结构的发达与否。(2) CO2固定途径 C4大于C3大于CAM植物。(3)电子传递和光合磷酸化活力(4)固定CO2有关酶的活力— Rubisco(5)光合产物供求关系

开花结实(块根、块茎、膨大) —叶片光合速率提高