光合作用
光合作用详细
光合作用详细光合作用是植物和一些微生物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
这个过程是绿色植物生长和生存的基础，也是地球上所有生命的能量来源之一。
光合作用分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应光反应发生在叶绿体的类囊体中，主要包括光能的吸收和利用、光解水释放氧气和产生ATP和NADPH等过程。
首先，叶绿素分子吸收光子能量，激发电子从低能级跃迁到高能级，形成激发态叶绿素。
接着，光系统II（PSII）和光系统I （PSI）中的电子传递链开始运作，光子能量用于克服反应物中的能垒，从而促使电子通过细胞膜中的复合物流动。
这一过程伴随着质子泵出类囊体内部，形成质子梯度，这一过程称为光合电子传递链。
在光反应的最后阶段，PSII中的水裂解酶催化水的分解，释放氧气并产生氢离子和电子。
氧气释放到环境中，而氢离子和电子参与形成ATP和NADPH的最后过程。
ATP和NADPH是植物进行暗反应所需的能量和还原等效物。
暗反应暗反应是光合作用的第二阶段，也称为卡尔文循环或光合糖酵解。
这个过程并不需要光照，但需要光反应阶段产生的ATP和NADPH作为能量和还原当量提供。
暗反应以碳酸盐固定和光合糖酵解为主要反应路径，最终将二氧化碳还原成有机物质。
在暗反应的起始阶段，RuBP羰化酶催化五碳糖RuBP和二氧化碳结合生成不稳定的六碳分子。
接着，这一分子会分解成两个三碳分子3-PGA，并通过磷酸化、还原等一系列反应生成磷酸糖和糖酵解途径所需的其他有机化合物。
最终，这些有机化合物将被合成为葡萄糖等碳水化合物，用于植物生长和能量储存。
光合作用作为生物体内一项极为精细、复杂的生化反应过程，需要多个酶、辅因子、膜蛋白等多种因素协同作用。
在这一过程中，植物充分利用太阳能将无机物质转化为有机物质，使得整个生态系统运作良好，并为地球上的生命提供持续的能量来源。
光合作用
电子传递链的阻断剂： 敌草隆 (DCMU，一种除草剂)阻断PSII的电子传递； 百草枯(Paraquat，一种除草剂)阻断PSI的电子传递。
光合膜上的电子传递与H 3. 光合膜上的电子传递与H+跨膜转运
光合链实际是由PSII、 Cytb6/f复合体和PSI中 的传递体组成，这些传递体绝大部分只有传 递电子的功能，但质体醌（plastoquinone，简 称PQ）既可传递电子，又可传递质子。正是 PQ在电子传递过程中把H+从叶绿体基质转运 到囊腔中，加上PSII光解水在囊腔中产生H+， 产生跨类囊体膜的质子动力(proton motive force, pmf), 又称质子电化学势差，即质子浓 度差(∆pH)和电位差(∆ϕ)。 ∆pH为光合磷酸化 的动力。
EMERSON ENHANCEMENT EFFECT
结论：光反应由两个光系统接力 进行： 一个是是长波长反应（光系统I, photosystem I, PS I); 另一个短波长反应（光系统II, photosystem II, PS II ）。
ATP合成酶和PSI 主要分布在非垛 叠区
Cytb6f和PSII 主要分布在垛 叠区
图：四大蛋白复合体在类囊体膜上的分布
1.
PSI、PSII及电子传递链
1. 类囊体膜上的4个蛋白复合体
1) 光系统II(PSII)
A. 三部分组成： D1&D2:
a) 中心色素分子：P680 b) 原初电子受体：pheo c) 原初电子供体：Z(Tyr) d) QA，QB等传递体 LHCII: CP43 & CP47, B559 OEC or MSP: a) 33 kDa, 23 kDa & 16 kDa b) Mn, Cl & Ca
第五节 光合作用a
由于叶绿素的含量 大大超过类胡罗卜 素，而使类胡罗卜 素的颜色被掩盖， 只显示出叶绿素的 绿色
由于叶绿素比类胡 罗卜素更易受到低 温的破坏，秋季低 温使叶绿素大量破 坏，而使类胡罗卜 素的颜色显示出来
四、光合色素的提取和分离
1、实验原理 提取：色素能溶解在无水乙醇（丙酮）中 （注:叶绿体色素不溶于水中） 分离：色素在层析液中溶解度不同，使四种
叶 绿 体 色 素 吸 收 光 谱
400
叶 绿 素 a
叶 绿 素 b
类 胡 萝 卜 素
500
600
波长/nm 700
练一练
1、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关 叶绿体的叙述正确的是(
A
)
A.叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上 B.叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上
C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中
碳反应的产物又是如何被植物体利用的呢？
CO2
叶绿体
氨基酸 脂质 蛋白质
淀粉
三碳糖
三碳糖 其他代谢 细胞呼吸
蔗糖
五、光合作用的过程：（小结）
H2O
水的光解
O2 2C3 NADPH CO2
叶绿体 中的色素
ATP
多种酶 参加催化
C5 C5的再生 三碳糖
碳反应 Q：请根据图中的内容，说说光合作用的过程。
CO2 吸 收 量
C1
a
光补偿点：光合 作用吸收的CO2 和呼吸放出CO2 相等时的光强度。
b 光饱和点：光合 作用达到最强时 所需的最低的光 强度。
C2：光饱和点
叶绿素a （蓝绿色） 叶绿素
色素
3/4
叶绿素b （黄绿色）
胡萝卜素(橙黄色) 类胡萝卜素 1/4 叶黄素（黄色）
什么是光合作用
什么是光合作用
光合作用是指植物和一些微生物利用太阳光能将二氧化碳和水转化为有机物质（如葡萄糖）和氧气的生化过程。
在光合作用中，植物的叶绿素吸收太阳光，并将其能量转化为生化能量。
这个过程中发生的化学反应称为光合作用。
光合作用是维持地球上生物圈正常运行的关键过程之一。
光合作用发生在植物细胞中的叶绿体中，叶绿体含有许多叶绿素颗粒，这些颗粒能够吸收来自太阳的光能。
当光能被吸收后，叶绿素会激发电子，并使其跃迁到高能态。
随后，这些高能态电子会参与一系列反应，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
这个过程中消耗的二氧化碳会通过植物的根系吸收来自大气中的二氧化碳，而释放的氧气则通过叶子气孔排放到大气中。
光合作用的产物主要为葡萄糖，葡萄糖是一种重要的能量来源，不仅为植物提供能量，也为其他生物提供能量。
此外，光合作用产生的氧气也是维持地球上生物存活的关键之一，氧气充足的环境有助于维持大气的稳定。
总而言之，光合作用是植物和一些微生物利用太阳光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的生化过程。
它是地球上生物圈正常运行的重要过程，也是维持生命存在的基础。
初一生物光合作用知识点归纳
初一生物光合作用知识点归纳初一生物光合作用知识点归纳光合作用，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。
下面是店铺分享的初一生物光合作用知识点归纳，希望对你有所帮助！1、光合作用概念：绿色植物利用光提供的能量，在叶绿体中合成了淀粉等有机物，并且把光能转变成化学能，储存在有机物中，这个过程叫光合作用。
2、光合作用实质：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能量的有机物（如淀粉），并且释放出氧气的过程。
3、光合作用意义：绿色植物通过光合作用制造的有机物，不仅满足了自身生长、发育、繁殖的需要，而且为生物圈中的其他生物提供了基本的食物来源、氧气来源、能量来源。
4、绿色植物对有机物的利用：用来构建之物体；为植物的生命活动提供能量。
5、呼吸作用的概念：细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫呼吸作用。
6、呼吸作用意义：呼吸作用释放出来的能量，一部分是植物进行各项生命活动（如：细胞分裂、吸收无机盐、运输有机物等）不可缺少的动力，一部分转变成热散发出去。
总结：光合作用给植物提供能量，让绿色植物生存下来。
植物通过它制造呼吸，以供氧气来维持生命。
高一生物光合作用知识光和光合作用一、捕获光能的色素叶绿体中的色素有4种，他们可以归纳为两大类：叶绿素(约占3/4)：叶绿素a(蓝绿色) 叶绿素b(黄绿色)类胡萝卜素(约占1/4)：胡萝卜素(橙黄色) 叶黄素(黄色)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
白光下光合作用最强，其次是红光和蓝紫光，绿光下最弱。
因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以叶片呈绿色。
二、实验——绿叶中色素的提取和分离1 实验原理：绿叶中的色素都能溶解在层析液(有机溶剂如无水乙醇和丙酮)中，且他们在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，绿叶中的色素随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
光合的作用及应用
光合的作用及应用光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化成有机物质的生物化学过程。
光合作用是植物生长和生存的基础，也是维持地球上生物多样性和生态平衡的重要环节。
光合作用的过程涉及多种生物化学反应，主要包括光解水、光合磷酸化和碳同化等步骤。
在植物叶绿体中，叶绿体色素吸收光能，激发光合电子传递链的运作，最终将光能转化成ATP和NADPH，从而驱动碳同化反应将二氧化碳固定成有机物质。
光合作用的重要性体现在以下几个方面：1. 产生氧气：光合作用释放出的氧气是地球上绝大多数生物的生存所需，也是维持地球大气层氧气含量的重要来源。
2. 能量来源：光合作用将太阳能转化为生物能，为植物生长和代谢提供能量。
3. 碳固定：光合作用固定了大量的二氧化碳，为植物生长提供了碳源，同时也有利于减缓地球温室效应。
除了在自然界中的重要作用外，光合作用在人类社会中也具有多种应用：1. 农业生产：农作物利用光合作用能够进行养分合成和生长，是农业生产中不可或缺的环节。
在现代农业生产中，科学家们也努力研究如何优化植物的光合效率，提高作物产量。
2. 能源生产：光合作用是太阳能光伏技术的灵感来源，人们利用光合作用的原理开发太阳能电池板，将太阳能转化为电能供给人类生活和生产。
3. 碳排放减缓：人类通过保护森林、植树造林等方式，利用植物光合作用能力固定大量的二氧化碳，以减轻人类活动带来的温室效应和气候变化问题。
4. 药物生产：很多中草药中的有效成分是植物在光合作用过程中合成的产物，人们通过培育植物、提取有效成分等技术，利用光合作用来生产药品和化妆品。
总之，光合作用作为地球上生命活动的基础，对维持生物圈的稳定和地球生态平衡具有重要作用。
我们需要更加深入地了解光合作用的机理和应用，以更好地保护自然环境和推动社会进步。
光合作用及其意义
• 第三，使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。据估计， 全世界所有生物通过呼吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所 消耗的氧，平均为10000 t／s(吨每秒)。以这样的消耗氧 的速度计算，大气中的氧大约只需二千年就会用完。然而， 这种情况并没有发生。这是因为绿色植物广泛地分布在地 球上，不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧，从而 使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。 • 第四，对生物的进化具有重要的作用。在绿色植物出现 以前，地球的大气中并没有氧。只是在距今20亿至30亿年 以前，绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势以后，地球 的大气中才逐渐含有氧，从而使地球上其他进行有氧呼吸 的生物得以发生和发展。由于大气中的一部分氧转化成臭 氧(O3)。臭氧在大气上层形成的臭氧层，能够有效地滤去 太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，从而使水 生生物开始逐渐能够在陆地上生活。经过长期的生物进化 过程，最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物
光合作用简介
• 光合作用（Photosynthesis），即光能合 成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可 见光的照射下，经过光反应和暗反应，利 用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和 水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气） 的生化过程。光合作用是一系列复杂的代 谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础， 也是地球碳氧循环的重要媒介。
光合作用概念
• 绿色植物利用光提供的能量，在叶绿体中 合成了淀粉等有机物，并且把光能转变成 化学能，储存在有机物中这个过程就是人 们常说的光合作用
光合作用的原料
• 光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌， 在可见光的照射下，利用光合色素，将二 氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物， 并释放出氧气（或氢气）的生化过程。 光 合作用原料CO2+H2O 呼吸作用的原料是 氧气，糖类（葡萄糖） 氧气是呼吸作用的 原料，光合作用的产物
光合作用
• 2）叶肉 • 叶肉有大量叶肉细胞组成。叶肉细胞内含有许 多个叶绿体。叶绿体中含有的绿色色素叫做叶 绿素，叶片呈现绿色，就是因为含有这种色素， 叶绿素只有在光下才能形成。叶绿体是制造有 机物的条件。 • 叶肉大体分为上下两层： • 栅栏组织——接近上表皮，细胞呈圆柱形，排 列的比较整齐，有些像栅栏，细胞里面含有的 叶绿体比较多。（排列整齐而不紧密这样有利 于光线透过栅栏组织，是海绵组织也能够进行 光合作用） • 海绵组织——接近下表皮，细胞形状不规则， 排列的比较疏松，有的像海绵，细胞里面含有 的叶绿体较少。（下表皮气孔较多，海绵组织 排列疏松，可以使空气到达栅栏组织，是栅栏 组织进行光合作用）
• 叶上面的的绿色比下面深的原因就是因为 接近上表皮的栅栏组织细胞排列紧密，含 有的叶绿体较多，叶绿素也多；而接近下 表皮的海绵组织细胞排列输送，含叶绿体 较少，叶绿素也少。所以也上面的颜色比 下面的神 • 秋天落叶反面朝上的多的原因就是因为接 近上表皮的栅栏组织数量较多，叶绿体也 较多，所以产生的有机物也较多；而接近 下表皮的海面组织的情况则与其相反，所 以上面比下面重，秋天的落叶反面朝上的 也就较多。
光能 叶绿体
•
（4）光合作用的意义：
• 光合作用制造的这些有机物不仅供植物体 本身需要，也是动物（包括人类）的食物 来源。（地球上的一切食物来源都来自于 光能）
• 动、植物和人的呼吸及燃料燃烧所消耗的 氧气都是光合作用产生的 • 通过光合作用，可以把太阳光的光能转化 为化学能贮存在有机物中，这些能量是动、 植物和人生命活动所需能量的来源。 • 煤炭、石油等燃料中的能量是古代植物通 过光合作用贮藏起来的。
• （5）光合作用原理在农业生产中的应用：
• 延长光照有效时间，即延长光合作用有效 时间，是植物体内积累更多的有机物，农 作物产量也可以得到提高。采用地膜覆盖、 大棚的方法来延长光合作用有效时间。
光合作用是啥意思呀
光合作用是啥意思呀
光合作用（Photosynthesis）是指光能转化为化学能的生物过程。
在这一过程中，植物利用太阳能、水和二氧化碳，通过叶绿素等色素在叶绿体中进行光合作用，最终产生氧气和葡萄糖。
光合作用是植物生长、发育和生存的重要过程，也为地球上的生态环境提供了氧气，维持了氧气和二氧化碳的平衡，具有极其重要的意义。
光合作用的基本过程
1.光合作用的光反应
–光合色素吸收光能，激发电子，从水中释放氧气。
–光合色素通过光合酶水解水，释放出电子和氢离子。
–光合色素的激发电子通过电子传递链，产生ATP和还原型辅酶NADPH。
2.光合作用的暗反应
–ATP和NADPH为碳酸酯同化提供能量和电子。
–二氧化碳通过卡尔文循环还原成葡萄糖。
光合作用的意义
光合作用是地球生态系统中最重要的化学反应之一，具有以下意义：•为植物提供能量和有机物质，支持植物的生长和生存。
•释放氧气，维持地球上的氧气供应和二氧化碳的平衡。
•维持生态系统中各种生物之间的能量流动。
•形成化石燃料的前体，影响地球历史和气候变迁。
光合作用不仅对植物和生态系统起着重要作用，也对人类的生存和发展具有不
可或缺的意义。
保护环境、保护植物多样性、有效利用光能资源以及研究和开发光合作用机制，都是人类持续发展和生存的关键。
光合作用
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到 C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。限制C点 以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和 最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。 (2)应用 阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种 农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提 高光照强度可增加大棚作物产量。
．色素提取液呈淡绿色的原因分析
(1)研磨不充分，色素未能充分提取出来。 (2)称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小。 (3)未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏。
实验成功的关键：
①叶片要新鲜、颜色要深绿，含有较多色素。 ②研磨要迅速、充分。叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿 素酶水解。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素。 ③滤液细线不仅要求细、直，而且要求含有较多的色素，所 以要求待滤液干后再画2～3次。 ④滤液细线不能触及层析液、否则色素溶解到层析液中，滤 纸条上得不到色素带。 其他注意问题： ⑴关键词与试剂对应关系不能颠倒。 提取色素——无水乙醇 分离色素——层析液 ⑵用丙酮或其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有 毒，研磨时需采取措施防止挥发；也可用汽油代替层析液进 行层析；可用其他绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不 含叶绿素的材料。
注意： 1、不能让滤液细线 触及层析液 2、加盖
4.观察结果
滤纸条上色素带有四条，如图：
思考：由实验结 果你还能得到什 么结论？
实验 变相
棉线 层析液
色素滴
滤纸
胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b
色素的种类
颜色
含量
溶解 度
扩散 速度
吸收光 的颜色
光合作用
②区别：（见下表）
项目 光反应 暗反应
实质 光能→ 化学能，释放O2 同化CO2形成（CH2O)（酶促反应）
1.2 英文描述
Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains．
4.1.4 细胞色素b6/f复合体（cyt b6/f complex）
可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6（b563）、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ（被认为是质体醌的结合蛋白）。
4.1.5 光系统Ⅰ（PSI）
能被波长700nm的光激发，又称P700。包含多条肽链，位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外，其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0（一个chla分子）、A1（为维生素K1）及3个不同的4Fe-4S。
光合作用名词解释
一、名词解释1 .光反应( ligh t reaction )与暗反应( dark reaction) :光合作用中需要光的反应过程,是一系列光化学反应过程,包括水的光解、电子传递及同化力的形成;暗反应是指光合作用中不需要光的反应过程,是一系列酶促反应过程,包括CO2的固定、还原及碳水化合物的形成。
2 . C3途径( C3pat hway)与C4途径( C4pathway) :以RuBP为二氧化碳受体,二氧化碳固定后的最初产物为PGA的光合途径,即为C3途径;以P EP为二氧化碳受体,二氧化碳固定后的最初产物为四碳双羧酸的光合途径,即为C4途径。
3 .光系统( photosystem, PS ) :由不同的中心色素和一些天线色素、电子供体和电子受体组成的蛋白色素复合体,其中PSⅠ的中心色素为叶绿素a P700 , PSⅡ的中心色素为叶绿素aP680。
4 .反应中心( reaction cen ter ) :由中心色素、原初电子供体及原初电子受体组成的具有电荷分离功能的色素蛋白复合体结构。
5 .光合“午休”现象( midday depression ) :光合作用在中午时下降的现象。
6 .原初反应(primary reaction) :包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变,即由光所引起的氧化还原过程。
7 .磷光现象( phosphorescence phenomenon ) :当去掉光源后,叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光,它是由三线态回到基态时所产生的光。
这种发光现象称为磷光现象。
8 .荧光现象( fluorescence phenomenon ) :叶绿素溶液在透射光下呈绿色,在反射光下呈红色,这种现象称为荧光现象。
9 .红降( red drop) :当光波大于685nm时,虽然仍被叶绿素大量吸收,但量子效率急剧下降,称为红降。
又称量子产额或光合效率。
指吸收一个光量子后放出( quantum efficiency) :量子效率10 .的氧分子数目或固定二氧化碳的分子数目。
光合作用
有氧呼吸反应方程式：
分析：
植物细胞
②释放
我们只能通 过仪器测定
③消耗
O2
①产生
叶
Ⅰ制造
Ⅲ消耗
C3
绿 体
⑴利用
C6
Ⅱ积累 暂时储存
线 粒 体
CO2
⑵吸收
⑶产生
② ⑵ Ⅱ 释 吸 积 放 收 累 量 量 量 代表某种光照 强度下的净光 合速率 思考4、此时叶片的 呼吸速率怎么测？
总结：
光合作用产生的O2量①=实测O2释放量②＋有氧呼吸耗O2量③ 光合作用CO2利用量⑴=实测CO2吸收量⑵＋有氧呼吸产CO2量⑶ 光合作用糖类制造量Ⅰ=实测糖类积累量Ⅱ＋有氧呼吸糖类消耗量Ⅲ
思考6、为什么达到饱和点后
光合强度不会再增加？
应用：大棚种植作物时，可根据植物对光的需求情况提 供适宜的光照条件，让植物处于光饱和点以提高产量
②光质: 复合光（白光）＞红光（蓝紫光）＞绿光 应用：建日光温室时,选用无色透明的玻璃或薄膜
做顶棚,光合作用的效率较高.
（2）、 CO2浓度
光 合 作 用 速 率O
光能
叶绿体中 的色素
固定 C5
CO2
（CH2O） 光反应过程
暗反应过程
总结：
由上图可知可用
光合作用利用的CO2量
光合作用产生的O2量 光合作用制造的(CH2O) 量
来表示光合强 度的大小
思考2、我们可以利用相应的仪器直接测定光合作用产生 的O2量、利用的CO2量或者制造的(CH2O) 量吗？
有光照时，植物叶肉细胞既进行光合作用又进行细胞呼吸 光合作用产生的O2会被有氧呼吸消耗一部分，… 要测定光合作用产生的O2量、利用的CO2量或者制造的(CH2O) 量就必须把和呼吸有关的部分量考虑在内。 思考3、叶片中叶肉细胞内光合作用和细胞呼吸的关系是 怎样的呢？
光合作用
光合作用的基本原理
3、光和单位
所谓的“光合单位”，就是指存在于类囊体膜上能进行完整光反应的最小结构单 它是天线色素系统和反应中心的总称。
反应中心色素分子(reaction center pigment)是一种特殊性质的叶绿素a分子，它不仅能捕 获光能，还具有光化学活性，能将光能转换成电能。其余的叶绿素分子和辅助色素分子 一起称为聚(集)光色素(light harvesting pigment)或天线色素(antenna pigment)，它们的 作用好象是收音机的“天线”，起着吸收和传递光能的作用。
3RuBP+3CO2+3H2O→PGA + 6H+
光合作用的基本原理
(2)还原阶段(reduction phase) 指利用同化力将3-磷酸甘油酸还原为甘油醛-3磷酸（GAP）的反应过程。当CO2被还原为GAP时，光合作用的贮能过程便 基本完成。
(3)再生阶段(regeneration phase) 指由甘油醛-3-磷酸重新形成核酮糖-1，-5-二 磷酸的过程。
原初反应使光系统的反应中心发生电荷分离，产生的高能电子推动着光合 膜上的电子传递。电子传递的结果，一方面引起水的裂解放氧以及NADP+ 的还原；另一方面建立了跨膜的质子动力势，启动了光合磷酸化，形成 ATP。这样就把电能转化为活跃的化学能 。
1、电子和质子的传递 电子质子传递过程中的重要单位有 PSⅡ复合体 、质体醌（PQ）、Cyt b6/f 复合体、质蓝素（PC）、 PSⅠ复合体、铁氧还蛋白（Fd）和铁氧还 蛋白-NADP+还原酶(FNR)。
光合作用的基本原理
光合色素：在光合作用的反应中吸收光能的色素，主要有三种类型：叶绿素、 类胡萝卜素和藻胆素。高等植物中含有前两类，藻胆素仅存在于藻类中。
植物生理第三章
(二）原初反应的过程 —光能的吸收、传递和光化学反应
1.天线色素接受光能，以诱导共振方式 将能量传递到光合反应中心。
能量传递效率： Chla，b几乎100%传给反应中心色素， 类胡萝卜素 约90%传给反应中心色素。
42
2.光合反应中心发生光化学反应
hυ ┋ D P A → D P* A → D P+ A- → D+ P A①特殊叶绿素a ②高能电子脱离，
9
外被膜
被膜 (envelop)
内被膜 选择透性
叶绿体
(Chloroplast）
膜—光合色素、光合链——原初反应、 电子传递和光合磷酸化（光合膜 ） (thylacoid) 类囊体 腔—光合放O2 间质（stroma）——光合碳循环酶（Rubisco), CO2固定(同化); DNA，RNA，核糖体70S——部 分遗传自主
醛基(CHO)
14
1.叶绿素的结构：
②双羧酸尾部：
1个羧基在副环(V)上 以酯键与甲基结合 －－甲基酯化； 另一个羧基（丙酸） 在IV环上与植醇 （叶绿醇）结合－ －植醇基酯化； 非极性，亲脂，插 入类囊体的疏水区， 起定位作用。
15
2.叶绿素的作用：
收集和传递光能 （大部分Chl a和全部Chl b） 将光能转换为电能（少数特殊Chl a）
2.类胡萝卜素
强吸收区: 400-500 (蓝紫); 不吸收区： 500以上
25
(二)光能的吸收和释放
物质吸收光子，其原子中的e 重新排列，分子从基态（最 低、最稳定）跃迁到激发态 （高能、不稳定）
Chl+ hγ= Chl* 处于激发态的分子，趋 于释放能量回到基态
26
光合作用意思
光合作用意思
什么是光合作用
光合作用是植物、藻类和一些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为能量丰富的
有机物质的过程。
这是一种非常重要的生物化学反应，它不仅是植物生长与发育的基础，也是整个生态系统中能量转化的重要环节。
光合作用的过程
光合作用主要包括两个阶段：光反应和暗反应。
光反应
在光反应中，光合作用通过叶绿体内的叶绿体色素（如叶绿素）吸收太阳光能，将其转化为化学能。
光合作用发生在叶绿体周围的膜结构上，这些膜包含了许多蛋白质复合物，能够将光能转化为化学能。
暗反应
暗反应发生在光合作用的第二阶段，其主要目的是将光能转化为有机物质。
在
这个过程中，植物利用光合酶和其他辅助酶，将二氧化碳和水转化为葡萄糖等有机物质，同时释放氧气。
光合作用的意义
光合作用是地球上绝大多数生物的能量来源。
植物通过光合作用将太阳能转化
为化学能，供给自身生长发育所需的能量，也为其他生物提供食物来源。
此外，光合作用也是地球上氧气的主要来源，维持着大气中氧气和二氧化碳的平衡。
总之，光合作用对于地球生态系统的平衡和维持起着至关重要的作用，并且是
生物圈中一个不可或缺的环节。
光合作用的原理和应用
板书
10、CO2、H2O是何时参与反应的？O2、H2O、CH2O是 何时生成的？ C、O的转移途径如何？光反应和暗反应 有何关系？
11、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先 积累起来的物质是 五碳化合物 。
12. 光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表 面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（ ） A、水分产生的[H]数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少 13. 下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温 ）
• 水绵是常见的淡水藻类 • 每条水绵由许多个结构 相同的长筒状细胞连接 而成。 • 水绵很明显的特点是： 叶绿体呈带状，螺旋排 列在细胞里。
极 细 光 束
黑暗无空气的环境中
好氧细菌只集中在被光 现象： 线照射的叶绿体附近。 细菌分布在所有受光部位 思考： 为什么好氧细菌集中 在有光的部位？ 光照下 现象：
ADP、Pi
暗反应
光合作用的实质
把简单的无机物转 物质变化： 变为复杂的有机物 把光能转变成储存 能量变化： 在有机物中的化学 能
板书 板书
光合作用的意义
生产有机物 将太阳能转化成化学能 释放氧气
板书 板书
光合作用原理的运用
哪些环境因素对光合作用有影响？
复种、间种、合理密植。根据植物 1）光照 的生活习性因地制宜地种植植物。 适当增加光照强度。 2）温度 保持昼夜温差 合理密植，使用农家 3）二氧化碳浓度 肥，碳酸氢铵肥料等 合理灌溉 4）水分
铁细菌、硫细菌
练习 视频
1771年普利斯特利实验
光合作用
总之，不同碳代谢类型之间的划分不是绝对的，它们在一定条件下可以互相
转化，这也反映了植物光合碳代谢途径的多样性、复杂性以及在进化过程中植物 表现出的对生态环境的适应性。
→ → → → → → →
◎光合作用的机理—碳同化
碳同化
·光合作用的产物： 单糖（葡萄糖和果糖） 光 合 产 物
糖类
双糖（蔗糖） 多糖（淀粉）
荧光、磷光 ·荧光和磷光现象： 荧光现象—叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象。
磷光现象—当叶绿素溶液停止光照后，还能继续辐射出微弱红光的现象。
以热能形式散失
光能 Chl
（基态）
Chl*
（激发态）
以光能形式散失
传递给其他分子 发生光化学反应
Chl
·叶绿素分子的激发是光能转变为化学能的第一步。
成有机物的过程。
第一节 光合作用的重要性 第二节 叶绿体及其色素 第三节 光合作用的机理 第四节 影响光和作用的因素 第五节 植物对光能的利用
◎ 光合作用的重要性
◎光合作用的重要性
·光合作用（photosynthesis）:绿色植物吸收光能，同化CO2和H2O， 制造有机物并释放O2的过程。
光能
红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色连续的太阳光光谱。 ·太阳光的光谱 叶绿素溶液 部分光被吸收
在光谱上出现黑线或暗带，即为吸收光谱。
叶绿素a和b吸收光谱主要在蓝紫光区、红光区；
胡萝卜素和叶黄素在蓝紫光区(不吸收红、黄光,故呈橙红色和黄色)；
藻胆素吸收光谱主要在绿光区、橙光区。
·高等植物进行光合作用最有效的光是红光和蓝紫光。
①PSⅠ产生的电子，经过传递， 只引起ATP的形成； ②降低了能位； ③电子传递是闭合的回路； ④不放氧，也无NADP+还原反应。 ADP+Pi→ATP
生命科学导论07-光合作用
光合作用
内容
7.1 光合作用的基本概念及早期研究
7.2 光合自养生物是生物圈的生产者
7.3 光的性质与叶绿素
7.4 叶绿体结构与功能定位 7.5 光系统与光反应 7.6 暗反应与葡萄糖的形成
7.1 光合作用的基本概念及早期研究
光合作用的基本概念 • 绿色植物吸收太阳能，同化二氧化碳，并利 用水及一些简单的无机物，制造有机物并释 放出氧气的过程，称为光合作用 （photosynthesis）。 • 光合作用产生的有机物主要是糖类，贮存着 能量。是地球上进行的最大的有机合成反应。
食肉动物
食草动物
7.3 光的性质与叶绿素
光是一种电磁波 粒子性质 光子的能量与其波长成反比
紫光波长最短，能量最大；红光波长较长，能量小 日光经过棱镜折射，形成连续不同波长的光，即可见光谱
光的性质
光子照射到某些生物分子 量水平 激发态：
电子跃迁到更高的能
叶绿素分子是一种可以被可见光激发的色素分子，在光子驱 动下发生的得失电子反应是光合作用过程中最基本的反应。
7.6 暗反应（卡尔文循环）与葡萄糖的形成
12NADPH+12H++18ATP+6CO2 C6H12O6+12NADP++18ADP+18Pi
暗反应:是指叶绿体利用光反应产生的NADPH 和ATP的化学能，使CO2还原成糖的过程。不 再需要光的参与，是在叶绿体基质中进行。 此过程中不断消耗ATP和NADPH，固定CO2形 成葡萄糖，最早是20世纪50年代初由美国科 学家M Calvin 及其同事们阐明，所以也称 为卡尔文循环（Calvin cycle)。 卡尔文循环分为三个阶段：即羧化阶段(CO2 固定) 、还原阶段和更新（再生）阶段。
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低温胁迫对红掌（粉冠军）光合特性与叶绿素荧光的影响摘要：温度是植物生长和发育的必要条件之一，低温是影响许多植物的产量和地理分布的一个主要环境因素。
光合系统对低温胁迫非常敏感，实验采用低温胁迫的方法,利用光合仪测定技术和叶绿素荧光技术,研究在低温胁迫下红掌的光合生理变化。
本实验以红掌（粉冠军）为试材,培养条件：光周期12/12h，温度25/18℃，光强62000lx培养。
分别转入低温弱光( 3/3℃,光周期12/12h，光强62000lx)和偏低温弱光( 10/10℃，光周期12/12h，光强62000lx)下分别胁迫22h, 然后用光合仪和叶绿素荧光仪对其叶片进行测定，研究其光合速率及叶绿素荧光特性的变化【1】。
结果表明，与对照组CK 相比,4℃的低温胁迫使红掌（粉冠军）叶片的净光合速率(Pn)降低，最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光合电子传递速率(ETR)也均同时下降。
研究发现，低温胁迫会直接损伤光合机构，使PSⅡ反应中心失活，引起其光能原初捕捉能力和光能同化率减弱，增加了通过热辐射消耗的光能比例，最终导致粉冠军光合作用能力减弱。
Abstract:the GongZhang (powder champions) as test materials, culture conditions: light cycle 12/12, 25/18 ℃temperature h, light intensity lx 6200/0 training. Temperature and weak light into respectively (3/3 ℃, light cycle 12/12 h, light intensity lx) and partial 62000 temperature and weak light (10/10 ℃, light cycle 12/12 h, light intensity lx 62000), then 22 h respectively stress in photosynthetic instrument and apparatus to its leaf chlorophyll fluorescence were determined, and study the photosynthetic rate and the change of chlorophyll fluorescence properties. The results show that, compared with the control group, 3 ℃CK the low temperature stress make GongZhang (powder champions) the leaves of the net photosynthetic rate (the Pn) reduce, the biggest photochemical efficiency (Fv/Fm), PS Ⅱactual photochemical efficiency (Φ PS Ⅱ), photosynthetic electronic transfer rate (ETR) also are also down. Research found that low temperature stress will direct damage photosynthetic institutions, make PS Ⅱresponse center, cause the deactivation light original catch ability and light energy assimilation rate is abate, increase the proportion of light energy consumption by heat radiation, eventually leading to powder champions photosynthesis decreased ability.关键词：粉冠军红掌低温胁迫光合作用植物的生长发育主要是依靠其进行光合作用，光合作用是地球上最重要的生命现象，是唯一能把太阳能转化为稳定的化学能贮存在有机物中的过程，是农作物产量形成的决定性因素，因此，提高光合作用对于提高农作物产量具有重要意义。
在影响光合作用的各种因素中，温度历来受到很大重视.。
随着全球变化的加剧，温度的影响越来越突出.。
因此，研究温度对植物的影响在理论和生产实践上均有重要意义。
光合作用对温度非常敏感，轻度的温度变化就会使植物的光合速率变化，甚至有时生长受到明显的抑制【2】。
低温对植物光合作用的抑制已经进行了深入探讨，但仍有许多不足。
红掌，天南星科，花烛属。
性喜温热多湿而又排水良好的环境，怕干旱和强光暴晒。
其适宜生长昼温为26～32℃，夜温为21～32℃。
所能忍受的最高温为35℃，可忍受的低温为14℃。
光强以16000～20000 lx为宜，空气相对湿度(RH)以70%～80%为佳。
四季开花。
原产于南美洲热带雨林潮湿、半阴的沟谷地带，通过引种改良和用光、温、水调节系统的大棚栽培，现世界各国均有栽培。
植物光合作用的方法有两种，其一是开放式测定法，该法步骤简单，测定过程对植物的干扰相对较小，但此法需要CO2分析仪有较高的灵敏度【3】。
其二是封闭式测定法，要求严格密闭不能漏气，否则无法测定，且要经常更换CaCl2【2】。
荧光是研究光能分配的探针，通过调节PSⅡ反应中心的开放程度干涉荧光的发射，根据不同情况下荧光的变化来分析光和机构运行情况。
荧光发射与原出光化学活动、热耗散过程是相互竞争的一种关系。
因此，荧光产量的变化反映了光化学效率和热耗散能力的变化[3]。
目前有关喜温植物在低温处理对光合速率及叶绿素荧光特性的变化研究仅在黄瓜、番茄和茄子等少数作物上有相关报道，胁迫后对红掌等观赏植物叶片光合特性的研究较少，在红掌上还未见相关报道. 光合作用是植物最基本的生命活动, 是植物合成有机质和获取能量的来源, 而光合器官又是植物的冷敏感部位, 低温可直接影响光合机构的性能和活性叶绿素a荧与光合作用中各种反应密切相关, 包含了许多光合作用信息, 逆境因子对植物光合作用的影响也可通过它反映出来。
为此, 本试验模拟偏低温和低温两种逆境条件, 以我国观赏植物红掌（粉冠军）为试材研究这两种低温胁迫对粉冠军光合作用和叶叶绿素荧光特性的影响。
探讨低温胁迫对粉冠军光合机构的影响机理, 为寻找缓解观赏植物低温逆境障碍、指导栽培技术体系的建立提供理论依据。
1 材料和方法1.1 材料红掌（粉冠军）1.2 所用仪器TPS—1光合仪，FMS—2荧光仪，培养箱，灯泡（作光源用）或者室外阳光1.3 方法1.3.1材料培养将从农科院园艺所温室中购买的粉冠军培养于17日在人工气候箱（光照培养箱）培养。
培养条件为：对照（CK）：光周期为12/12小时，温度为25/18℃，光强6200/0Lux，18日上午进行低温处理：光周期为12/12小时，温度为3/3℃，光强6200/0Lux1.3.2低温胁迫处理一天后把人工气候箱中的部分正常培养材料（光周期为12/12小时，温度为25/18℃，光强6200/0Lux ）放在培养箱中3/3℃处理2－3小时，处理完后进行测定。
1.3.3光合特性参数的测定选择并标记长势相同的三片叶子，直接测定净光合速率。
将TPS—1光合仪与叶室连接，打开主机电源进行设定。
夹上叶片，C02下降稳定后记录测定结果。
以人工气候箱中培养的粉冠军为对照组，低温处理的粉冠军为实验组，设置两个重复。
测定结束，将数据导出，记录分析结果。
1.3.4叶片叶绿素荧光参数的测定叶绿素荧光参数的测定用FMS—2荧光仪测定各项荧光参数, 测定叶片的部位与光合作用相同, 测定前先暗适应20min, 测定时调整叶片使其受光量尽量一致, 以减少误差。
测定暗适应下初始荧光产量(F0)、最大荧光产量(F m )、可变荧光产量(F v=F m -F0 ),暗反应下PSⅡ(电子传递速率)反应中心完全开放的最大光化学速率（F v/F m)，以及光适应下同一发育阶段的叶片的初始荧光产量(F0’)、最大荧光产量(F m’)、可变荧光产量(F v’=F m’-F 0’)、光反应下PSⅡ反应中心完全开放的最大光化学速率（F v’/F m’)、稳态荧光产量（F t或F s）。
公式为:实际光化学效率ΦPSⅡ=( F m’- F s’)/ F m’;光化学猝灭系数qP=(F m ’- F s ’) /(F m ’- F 0’)；1-qP 表示PSⅡ反应中心的关闭程度；非光化学猝灭系数qNP=(F m - F m’) /(F m - F 0’)；ETR= PSⅡ*absorbedPFD*0.5。
2 结果和分析2.1低温胁迫对红掌光合作用的影响表一：低温胁迫下红掌光合作用参数数据记录C02ref C02diffPAR Evap Gs Pn Cint粉冠军ck 粉冠军4℃408.8414.7-2.4-1.32241110.240.3818.2517.250.240.28371.62374.75(表中数据均为平均值)由表一得：与CK时比，两种低温弱光胁迫处理均降低了叶片的净光合速率(P n )，即表现出明显的胁迫剂量效应。
低温弱光处理的气孔导度(G s )前期与对照差异不显著, 后期迅速下降, 低温处理的G s 则逐步降低. 低温弱光处理的P n、G s 始终低于偏低温处理,且均远低于对照。
粉冠军ck 粉冠4℃2452389819167368180.7480.775272.57238.620.51780.39901.10800.9691(表中数据均为平均值)由表二得：F o 和F v /F m F v /F m 反映PSⅡ反应中心最大光能转换效率, 其变化程度可用来鉴别植物抵抗逆境胁迫的能力。
粉冠军叶片的净光合速率(P n)降低，Fv/Fm降低，PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）降低，光合电子传递速率(ETR)降低，即低温胁迫导致粉冠军光合作用能力减弱。
从上表的可知光合系统对低温胁迫非常敏感,低温胁迫导致光合作用时的气孔抑制，使气孔导度下降，蒸腾失水减弱造成光合作用减弱外，还会直接损伤光合机构，降低PSⅡ潜在活性及光化学效率，使PSⅡ反应中心失活，引起其光能原初捕捉能力和光能同化率减弱，吸收的光能但不能推动电子传递，增加了通过热辐射消耗的光能比例，最终导致粉冠军光合作用能力减弱。