第四章 植物的光合作用
第四章 光合作用
（1）光 光是影响叶绿素形成的主要条件。 从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需要光， 而光过强，叶绿素又会受光氧化而破坏。 黑暗中生长的幼苗呈黄白色，遮光或埋在 土中的茎叶也呈黄白色。这种因缺乏某些 条件而影响叶绿素形成，使叶子发黄的现 象，称为黄化现象。 黑暗使植物黄化的原理常被应用于蔬菜生 产中，如韭黄、软化药芹、白芦笋、豆芽 菜、葱白、蒜白、大白菜等生产。
（二）光合作用机理 光合作用包括原初反应、电子传递和光合
磷酸化、碳同化三个相互联系的步骤，原初反
应包括光能的吸收、传递和光化学反应，通过
它把光能转变为电能。电子传递和光合磷酸化
则指电能转变为ATP和NADPH(合称同化力)这两 种活跃的化学能。活跃的化学能转变为稳定化
学能是通过碳同化过程完成的。
类胡萝卜素和藻 胆素的吸收光谱
类胡萝卜素吸收 带在400～500nm 的蓝紫光区 基本不吸收黄光， 从而呈现黄色。
藻蓝素的吸收光谱最大值是在橙红光部分 藻红素则吸收光谱最大值是在绿光部分 植物体内不同光合色素对光波的选择吸收是植物在长 期进化中形成的对生态环境的适应，这使植物可利用 各种不同波长的光进行光合作用。
反应中心 (reaction center) 发生原初反应的 最小单位。它是由反应中心色素分子（P)、原 初电子受体(A)、原初电子供体(D)等电子传递 体，以及维持这些电子传递体的微环境所必需 的蛋白质等组分组成的。
聚 ( 集 ) 光色素 (light harvesting pigment) 又称天线色素 (antenna pigment) ，指在光合作用中起吸收和传递光能作用的色素分子，它们 本身没有光化学活性。只有收集光能的作用，包括大部分chla 和 全部chlb、胡萝卜素、叶黄素。
第四章植物的光合作用
第四章植物的光合作用一、练习题目(一)填空1．实测表明，离体叶绿素的荧光强度较高，为_____，活体叶绿素的荧光强度较低，为______。
2．在光合过程中，主要是_____和_____两种元素发生了电子得失。
3．高等绿色植物的叶绿体随_____与_____而发生移动。
4．光合色素传递光量子是以_____方式，因为它们具有一系列的_____体系。
5．C4植物淀粉是在_____ 中形成的，而C4植物是在_____中形成的。
6．光合过程中，淀粉形成的部位是在_____，蔗糖形成的部位是在_____。
7．在生长季节，影响作物光呼吸的外界条件是_____、_____、_____。
8．C4植物的CO2补偿点是_____，C3植物的CO2补偿点是_____。
9．光合作用的反应中心包括：______、_____、_____。
10．叶绿素分子中有两个羧基，分别是被_____与_____酯化。
11. 胡萝卜素有_____ 种同分异构体，其中以_____胡萝卜奉含量最高。
12．菠菜叶片光合色素纸层析的色素环，自内向外依次是：_____、_____、_____、_____；其颜色分别为_____、_____、_____、_____。
13．叶绿索提取液透射光视之呈_____色，反射光视之呈_____色。
14．鲜嫩菠菜叶片光合色素的95％酒精提取液，进行皂化反应时，有时呈现出三层：上层为_____色，内含_____素；中层为_____色，内含_____素。
15．在制液浸标本时，常预先用CuS04溶液处理，其目的是_____，其原因是_____。
16．光合作用的原初反应是在_____进行的。
17．PSI的反应中心色素是_____，PSⅡ的反应中心色素是_____。
18．推测光合作用包含两个光化学反应的证据是_____、_____。
19．按照功能，光合色素可分为_____和_____。
20．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的受体分别是_____、_____、_____。
植物生理学光合作用课件
类型
非环 式电 子传 递
环式 电子 传递
原初电子供体P 原初电子受体A 次级电子供体D 蛋白质
维持微环境
直接供给电子的物质
光化学反应
D·P ·A
h→ v
* D· P ·A
＋＋
－
－
→ D·P ·A →D ·P ·A
由光引起的反应中心色素分子与原初 电子受体、供体间的氧化还原反应
二、电子传递与光合磷酸化＋来自ee－e eD ·P ·A
场所：光合膜 特点：受光促进，不受温度影响
光化学反应
激发态
第二单线态
放热
第一单线态
放荧 热光
放热
磷 光
Chl
三线态
基态
吸收光能
基态
激发态
第一单线态 第二单线态 第一三线态
第一单线态Chl分子的去向：
放热
发射荧光（溶液） 进入第一三线态
浪费！
光化学反应 （活体）
第二单线态Chl分子不能直接用于光合作用
吸收光谱---
PSI和PSII串联
二处逆电势梯度 PQ穿梭(ΔμH+ )
（三）水的光解和放氧 P156 光
2H2O* + 2A 叶绿体 2AH2 + O2*
氧化剂
----希尔反应
（四）光合磷酸化
1．概念 P158
条件--光下 部位--叶绿体 原料--ADP+Pi 产物--ATP
2．类型
驱动力---ΔμH+
一、原初反应
场所：光合膜
特点：速度快，需光
概念：P152
光能吸收
植物的光合作用
植物的光合作用光合作用是植物进行能量转化的重要过程。
通过光合作用，植物能够利用太阳光的能量将二氧化碳和水转化为有机物质，并释放出氧气。
光合作用的过程及原理光合作用包括光能捕捉、化学反应和能量转化三个主要步骤。
在光能捕捉阶段，植物叶绿素吸收太阳光的能量，并将其转化成化学能。
叶绿素是植物叶片中主要的光合色素，它能吸收可见光中的红光和蓝光。
叶绿素分子中的镁离子起到了捕获和转移光能的关键作用。
化学反应阶段发生在叶绿体中的光合色素固定反应中。
叶绿体内有叶绿体内膜、基粒和嗜光体等结构组成，基粒内含有光合色素和电子传递链。
光合色素固定反应的主要作用是将被光能激发的电子通过电子传递链传递给辅酶NADP+，并最终还原成辅酶NADPH。
能量转化阶段是光合作用的最后一个步骤。
在这个阶段，光合作用产生的化学能转化为植物体内的能量形式，主要有两种：一种是ATP（三磷酸腺苷）、另一种是辅酶NADPH。
这些能量形式可以被植物用于合成有机物质，如葡萄糖和其他营养物质。
光合作用的意义光合作用对地球上的生态系统和生物圈有着重要影响。
通过光合作用，植物能够将大气中的二氧化碳转化为有机物质，从而在一定程度上减缓全球气候变暖和温室效应。
同时，光合作用也是维持地球上生物多样性的重要过程。
植物通过光合作用合成的有机物质是其他生物的重要食物来源。
动物们通过摄食植物，将植物合成的有机物质转化为自身所需的能量。
此外，光合作用还能释放出大量的氧气。
氧气是人类及其他动物进行呼吸所必需的气体，对维持生命起着至关重要的作用。
总之，光合作用是植物生命活动的重要组成部分。
它不仅为植物提供了能量和有机物质，也对整个生态系统起到了重要的调节和维持作用。
植物的光合作用
植物的光合作用植物的光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的生物化学过程。
光合作用是地球上生命存在的基础，也是维持生态平衡的重要环节。
本文将从光合作用的定义、过程、影响因素以及意义等方面进行探讨。
光合作用的定义光合作用是植物利用光能合成有机物质的过程，是一种光合成反应。
在光合作用中，植物通过叶绿素等色素吸收光能，将二氧化碳和水转化为葡萄糖等有机物质，并释放氧气。
光合作用是植物生长发育的重要能量来源，也是维持生态系统稳定的重要环节。
光合作用的过程光合作用主要包括光反应和暗反应两个阶段。
光反应发生在叶绿体的类囊体内，需要光能的参与，产生氧气和ATP、NADPH等能量物质。
暗反应则发生在叶绿体基质中，不需要光能直接参与，利用光反应产生的能量物质将二氧化碳还原为有机物质。
光合作用的影响因素光合作用受到光照、温度、二氧化碳浓度等因素的影响。
光照越强，光合作用速率越快；适宜的温度有利于酶的活性，促进光合作用进行；二氧化碳浓度的增加也能提高光合作用速率。
然而，过高或过低的光照、温度以及二氧化碳浓度都会对光合作用产生负面影响。
光合作用的意义光合作用是地球上生命存在的基础，通过光合作用，植物能够合成有机物质，为自身生长提供能量和物质基础，也为其他生物提供食物来源。
同时，光合作用释放的氧气也是维持地球大气中氧气含量的重要来源，有助于维持生态平衡。
此外，光合作用还能够净化空气、改善环境，对维护生态系统的稳定起着重要作用。
总结植物的光合作用是一项复杂而重要的生物化学过程，通过光合作用，植物能够利用光能合成有机物质，为生命的延续提供能量和物质基础。
光合作用不仅是植物生长发育的基础，也是维持生态平衡的重要环节。
因此，加深对光合作用的理解，有助于我们更好地保护和利用植物资源，促进生态环境的可持续发展。
植物的光合作用
植物的光合作用植物的光合作用是指植物利用日光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。
这是一种基本的生物化学反应，对于地球的生态平衡和氧气的供应至关重要。
本文将介绍光合作用的过程、作用机制以及对人类和环境的影响。
光合作用的过程光合作用可以分为两个主要阶段：光反应和暗反应。
在光反应中，植物利用叶绿素和其他辅助色素吸收阳光的能量，将其转化为化学能。
这个过程中产生的能量被用来生成ATP（三磷酸腺苷）和NADPH（还原型辅酶），作为暗反应的能量来源。
暗反应中，植物利用ATP和NADPH，将二氧化碳还原为有机物质。
这个过程主要发生在植物叶绿体中的基质中，并且依赖于酶的催化作用。
最终产生的有机物质包括葡萄糖、淀粉和纤维素等，为植物提供能量和生长发育所需的营养物质。
光合作用的作用机制光合作用是植物生长和发育的重要过程，同时也为整个地球生态系统的平衡发挥着至关重要的作用。
首先，光合作用可以产生氧气。
植物通过光合作用释放出大量的氧气，维持了地球大气中氧气的丰富。
同时，氧气也是动物呼吸所必需的，植物的光合作用为动物提供了氧气的来源。
其次，光合作用使植物能够合成有机物质。
通过光合作用，植物将二氧化碳转化为有机物质，这些有机物质为植物提供了能量和养分，使植物能够正常生长和繁殖。
同时，植物的光合作用也为整个食物链提供了底层的营养物质。
光合作用对人类和环境的影响光合作用对人类和环境都有着重要的影响。
首先，光合作用为人类提供了食物。
大部分人类食物链的起始点都是植物的光合作用。
粮食作物、果实和蔬菜等都是依赖于光合作用为主要能量来源的植物所生产的。
因此，光合作用的效率和植物的生产力对于粮食安全和人类的健康至关重要。
其次，光合作用还能够净化环境。
植物通过光合作用吸收二氧化碳，减少了大气中的温室气体含量，缓解了全球气候变暖的问题。
同时，植物光合作用还可以吸收空气中的有害气体和颗粒物，减少大气污染，改善空气质量。
此外，光合作用对调节水循环和保持水资源稳定也起着重要作用。
第四章 植物的光合作用(2)
Rubisco只有先与 CO2、Mg2+作用才能 成为活化型的ECM， 如果先与RuBP(或 RuBP类似物)结合， 就会成为非活化型 的E-RuBP。
活化反应可以被叶绿体基质中pH和Mg2+浓度增加的促进
Rubisco活化酶(activase)
Rubisco活化酶(activase)：调节Rubisco活性的酶。 活化酶的作用：在暗中钝化型Rubisco与RuBP结合形成E-RuBP 后不能发生反应；在光下 ，活化酶由ATP活化，让RuBP与 Rubisco解离，使Rubisco发生氨甲酰化，然后与CO2 和Mg2+ 结 合形成ECM，促进RuBP的羧化。
乙醇酸从叶绿体转入过氧化体由乙醇酸氧化酶催化氧化成乙醛乙醛酸经转氨作用转变为甘氨酸甘氨酸在进入线粒体后发生氧化脱羧和羟甲基转移反应转变为丝氨酸丝氨酸再转回过氧化体并发生转氨作用转变为羟基丙酮酸后者还原为甘油酸转入叶绿体后在甘油酸激酶催化下生成的3磷酸甘油酸又进入途径整个过程构成一个循环
第五节 碳 同 化
(一) C３途径的 反应过程
C３途径是光合碳代谢中最 基本的循环，是所有放氧 光合生物所共有的同化CO2 的途径。
1.过程
整个循环如图所示，由 RuBP开始至RuBP再生结束， 共有14步反应，均在叶绿 体的基质中进行。 全过程分为羧化、还原、 再生3个阶段。
一分子C02固定需要消耗2分子 NADPH和3分子ATP
试验分以下几步进行：
(1)饲喂14CO2与定时取样 向正在进行光合作用的藻 液 中 注 入 14CO2 使 藻 类 与 14CO 接 触， 每 隔 一 定 时 间 2 取样，并立即杀死。
H14CO3-+H＋→14CO2+H2O
第四章 光合作用
光合作用是地球上最重要的化学反应
摘自1988年诺贝尔奖金委员会宣布光合作用 研究成果的评语。
主要内容：
4.1 4.2 4.3 4.4
总论 光合器和光合色素 光合作用的机理 光呼吸
4.5
影响光合作用的因素
4.1 总论
光合生物
不放氧的光合生物——紫色硫细菌 CO2+2H2S ——（CH2O）+2S+H2O
细菌反应中心结构
一、光反应 1、光系统（photosystem，PS）
红降现象（red drop）：当光的波长大于690nm（远红光）时，光
合速率突然下降（20世纪四五十年代发现）。 双光增益效应（enhancement effect，爱默生效应Emerson effect）： 用640nm和720nm两种波长的光分别作为光源时的光合效率之和小 于同时使用两种波长的光作为光源时的光合效率。
暗反应：发生在叶绿体
的基质中;利用ATP和NADPH 将CO2还原成糖的过程。
4.3 光合作用的机理
光合作用的三个步骤
第三步
第二步 第一步
原初反应： 光能的吸收 ，传递和转 化过程。
电子传递和 光合磷酸化 ： 电能转化为 活跃的化学 能的过程
碳同化：活 跃化学能转 变为稳定化 学能的过程
4.3 光合作用的机理
4.2 光合器和光合色素
（A）：植物叶绿体 图解
（B）：电子显微镜 下的叶绿体超微结 构
光合器官—叶 光合细胞器--叶绿体
4.2 光合器和光合色素
一、光合色素及其对光的吸收
光合色素的种类
叶绿素 色素种类 a b c d β-胡萝 卜素 叶黄 素 藻蓝素 藻红 素 类胡萝卜素 藻胆素
4植物的光合作用和呼吸作用(原卷版)
一、光合作用1、绿色植物的光合作用步骤：暗处理→叶片遮光→光照→酒精脱色→漂洗→滴碘液检验。
a.暗处理的目的：让叶片中原有的淀粉运走耗尽。
b.叶片遮光的目的：进行对照实验。
c.酒精脱色：溶解叶绿素；酒精要水浴加热，目的是防止酒精燃烧发生火灾。
且受热均匀。
①结果分析：叶片遮光部分遇碘不变蓝；光照部分遇碘变蓝。
①结论：光是光合作用的必要条件，淀粉是光合作用的产物之一。
步骤：植株暗处理→光照几小时→叶片酒精脱色→漂洗→滴碘液检验。
a.暗处理的目的：让叶片中原有的淀粉运走耗尽。
b.密封花盆的目的：防止外界空气的干扰。
c.氢氧化钠溶液：吸收瓶内二氧化碳。
d.清水：起对照作用。
①结果分析：放置氢氧化钠的一组遇碘液不变蓝；放置清水的一组遇碘液变蓝。
①结论：二氧化碳是光合作用的原料。
(1)提高光能利用效率的方法：合理密植等。
(2)提高作物产量的方法：增加二氧化碳的浓度；增加光照强度和延长光照时间；适当调节昼夜温差等。
二、绿色植物的呼吸作用1、影响光合作用、呼吸作用外界因素①光照强度。
光照增强，光合作用随之加强。
但光照增强到一定程度后，光合作用不在加强。
夏季中午，由于气孔关闭，影响二氧化碳的进入，光合作用反而下降。
因而中午光照最强的时候，并不是光合作用活动最强的时候。
①二氧化碳浓度。
二氧化碳是光合作用的原料，其浓度影响光合作用的强度。
温室种植蔬菜可适当提高大棚内二氧化碳的浓度以提高产量。
①温度。
植物在10～35①正常进行光合作用，其中25～30①最适宜，35①以上开始下降，甚至停止。
温度、水分、氧气和二氧化碳浓度是影响呼吸作用的主要因素。
①温度。
温度对呼吸作用强弱影响最大。
温度升高，呼吸作用加强；温度过高，呼吸作用强度减弱。
①水分。
植物含水量增加，呼吸作用加强。
①氧气。
一定范围内随氧气浓度的增加，呼吸作用显著加强。
①二氧化碳。
二氧化碳浓度大，抑制呼吸作用。
在贮藏蔬菜、水果、粮食时用低温、干燥、充加二氧化碳等措施可以延长贮藏时间。
植物的光合作用(初中生物
植物的光合作用(初中生物
首先，植物叶片中的叶绿素吸收光能，将光能转化为光化学能。
这个
过程涉及到两个类型的叶绿素分子：PSI和PSII。
PSII能够捕获光能，
将其传递给电子传输链中的酶复合物，并将光能转化为光化学能。
而PSI
能够接收来自PSII的电子，将其重新激发，并将光能传递给细胞色素f
复合物，该复合物能够将电子传递给辅助色素NDH。
然后，通过光合电子传递链，光化学能转化为化学能。
在这个过程中，光合作用产生的高能电子将从一个酶复合物传递到下一个酶复合物，以释
放能量。
这个过程是依赖于氧化还原反应的，称为光合作用的氧化反应。
这些电子最终将被用于还原NADP+，形成NADPH。
NADPH将在暗反应中用
于合成有机化合物。
此外，光合作用还会产生氧气。
在发生光化学反应时，水分子被分解
为氢离子、电子和氧气。
其中氧气是光合作用的副产品，被释放到大气中。
这也是植物通过光合作用释放氧气，维持地球上氧气含量的原因之一总结起来，植物的光合作用通过叶绿素捕获太阳能，将其转化为光化
学能，并通过光合电子传递将光化学能转化为化学能。
在这个过程中，植
物合成有机物质，并释放氧气到大气中。
这个过程不仅使植物能够生长和
发育，还对地球生态系统的稳定和维持起着重要的作用。
同时，光合作用
也是地球上碳循环的一个重要组成部分，通过吸收二氧化碳，有助于减少
温室气体的含量。
植物生理学之 第四章 植物的光合作用
第四章植物的光合作用一、名词解释1．光合作用2．光合午休现象3．希尔反应4．荧光现象与磷光现象5．天线色素6．光合色素7．光合作用中心8．光合作用单位9．红降现象10．双光增益现象11.C3途径12．C4途径13．光合磷酸化14．非环式光合磷酸化l5. 量子效率16．暗反应17．同化力18．光反应19．CAM途径20．光呼吸21．表观光合速率22．光饱和点23．光补偿点24．CO2饱合点25．CO2补偿点26．光能利用率27．瓦布格效应28．原初反应29．碳素同化作用30．叶面积指数二、将下列缩写翻译成中文1．CAM 2．Pn 3．P700 4．P680 5．LHC 6．PSl 7．PSⅡ8．PQ 9．PC 10．Fd 11．Cytf12 12．RuBP 13．3-PGA 14．PEP l5.GAP 16．DHAP 17．OAA 18．TP 19．Mal 20．ASP 21．SBP 22．G6P 23．F6P 24．FDP 25．LAI 26．X5P 27. Fe-S 28. Rubisco 29.P* 30.DPGA三、填空题1.叶绿体的结构包括______、______、______和片层结构，片层结构又分为_____和______。
2.光合色素可分为______、______、______三类。
3.叶绿素可分为______ 和______两种。
类胡萝卜素可分为______和______。
4.叶绿素吸收光谱的最强吸收带在______ 和______。
5. 光合作用原初反应包括光能的______过程。
6. 叶绿体色素中______称作用中心色素，其他属于______。
7. 缺水使光合速率下降的原因是______、______、______。
8. 卡尔文循环中，同化１分子CO2需消耗______分子ATP和______ 分子NADPH+H+。
9. 高等植物CO2同化的途径有______、______、______三条，其中最基本的是______。
植物生理学第四章光合作用
光合作用的全过程分为三大步骤：
①原初反应 ②电子传递和光合磷酸化
（光反应）
类囊体膜上进行
③碳素同化 （暗反应）基质中进行
光反应
光能的吸 收、
传递和转 换
电子传递和 光合磷酸化
ATP 形成同化力
NADPH
一、原初反应 原初反应指从光合色素分子被光激发开始到引
起第一个光化学反应为止的过程。
一、原初反应（primary reaction）
四、叶绿素的形成
1. 叶绿素的生物合成（图4-8） ⑴起始物质：谷氨酸或α-酮戊二酸; ⑵重要中间产物：δ-氨基酮戊酸（5-氨基酮戊
酸，原卟啉Ⅸ （protoporphyrin Ⅸ）等;
2. 影响叶绿素形成的条件 ① 光：原叶绿酸酯转变为叶绿酸酯需要光照；但强光下
叶绿素会被氧化. ② 温：最低温2℃、最适温30℃、最高温40℃，高温下
光合链始端是H2O光解产生电子，终端是还原NADP+ 产生NADPH＋H+ 。
过程：H2O→PSⅡ复合体→PQ→Cytb6f复合体→ PC →PSⅠ复合体→Fd→NADP+（产生NADPH＋H+）
⑶非循环式电子传递 （noncyclic electron transport）
定义：高能电子从H2O到NADP+的跨类囊体膜传 递途径是非闭合的，称为非循环式电子传递。
H2O
Cytb6f
环式光合电子传递
⑸假环式光合电子传递 （pseudocyclic electron transport）
H2O光解所产生的电子不是被NADP+接受，而 是传递给分子态氧（O2），形成超氧阴离子自由基 （O-·2）。
PSⅡ
O-·2 O2
植物生理学-第四章ppt课件
第二节 叶绿体与光合色素
一、叶 绿 体
二、光合色素
1 分类
叶绿素类 (chlorophyll)
类胡萝卜素类 (carotenoid)
叶绿素类a
(蓝绿色)
叶绿素类b
(黄绿色)
磷 光
~ 31千卡
叶绿素分子受光激发时电子能量水平图解
叶绿素的生物合成
合成前体： ð- 氨基酮戊酸
合成途径：
合成条件：
光照 温度 矿质元素
光合作用的机理
原初反应
光
反 应 电子传递和
光合磷酸化
光能的吸收、传递与转换
（光能转换成电能）
基粒片层上
（电能 活跃的化学能）
暗 反 碳素同化 应
（活跃的化学能
H2O的光解和O2的释放，但不能形 成NADPH。（NADP+不足）
光合磷酸化机理
化学渗透学说（P. Mitchell 1961）
第四节 二氧化碳的固定与还原
• C3 途径（还原的戊糖途径、卡尔文循环
The Calvin cycle）：C3植物
• C4 途径(C4 pathway)（四碳双羧酸途径）：
电子传递和光合磷酸化(photophosphorylation) （电能转换成活跃的化学能）
两个光系统
光合链（“Z”链）
光系统 I ： 光系统 II ：
证明：“红降”现象 双光增益效应（爱默生效应Emerson effect）
光合电子传递链（“Z”链）
光合磷酸化
在光下叶绿体把光合电子传递与磷
photophosphorylation 酸化作用相偶联，使ADP与Pi形
植物的光合作用
植物的光合作用植物的光合作用是一种重要的生物化学过程，通过这一过程，植物能够利用光能将二氧化碳与水转化为有机物质，同时释放出氧气。
光合作用不仅对植物本身的生长和发育起着重要的促进作用，还为整个生态系统的平衡提供了支持。
1. 光合作用的基本过程光合作用发生在植物的叶绿体中。
故名思意，光合作用的核心在于光能的转化。
首先，植物吸收来自太阳的光能，这个过程通过叶绿素来完成。
然后，光能被转化为化学能，用于将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
这一过程主要包括光能被吸收、光合色素的激发、电子传递、光化学反应等步骤。
光合作用的最终产物为葡萄糖，它是植物维持生命活动所必需的有机物质。
2. 光合作用对植物的生长发育的影响光合作用是植物生长发育的基础和动力。
通过光合作用，植物能够合成足够的葡萄糖来供应生命活动所需的能量。
葡萄糖不仅是植物的能源来源，还是构建细胞壁、蛋白质和核酸等生物大分子的重要原料。
如果植物缺乏光合作用，其生长会受限制，可能导致植株体型矮小、叶片发黄等现象。
此外，光合作用还对植物的形态发育和物质积累起着至关重要的作用。
光合作用的光合产物葡萄糖可以储存为淀粉，使得植物在光照不足或夜间没有光照的情况下仍能正常生长。
光合作用还能调控植物的开花、开花时间和果实成熟的过程。
因此，在调节植物的生长和开花时间上，光合作用起着关键的调控作用。
3. 光合作用对环境的影响光合作用是地球上最重要的化学反应之一，对整个生态系统有着重要的影响。
通过光合作用，植物能产生大量的氧气，维持了地球上氧气的丰富，为人类和其他生物提供了呼吸的氧气。
另一方面，植物通过光合作用吸收二氧化碳，从而减缓了全球气候变化的速率，起到了地球的“绿肺”作用。
光合作用还通过植物的生长和繁殖对土壤和水源的保护起着重要作用。
植物通过光合作用合成的有机物质可用于生物修复和修补土壤，改善土壤的肥力和结构，促进土壤固碳和保水。
此外，水生植物通过光合作用将水中的有机物质分解，提高水体的透明度和氧含量，维持水体生态的平衡。
植物生理学--光合作用 ppt课件
淀粉
6CO2+11H2O+18ATP+12NADPH+12H+
PP磷T课酸件 己糖+18ADP+17Pi+115 2NADP+
卡尔文循环的调节
C3途径中的酶 RuBP羧化酶 NADP-GAP脱氢酶
FBP酯酶
SBP酯酶
Ru5P激酶
都属于光调节酶
这些酶在光下活化，以满足光合；而在暗中钝 化，减少底物消耗，使C3循环得以自动调节。
RuBP羧化酶的活性与叶绿体间质中的pH值和 Mg2+含量有密切关系。
PPT课件
16
（二）C4 途径
M.D.Hatch和C.R.Slack(1966)研究证实，在一
光合效率高的植物中，其光合固定CO2 后的第一 个稳定性产物是C4 -二羧酸，由此发现了另一条 CO2 的同化途径——C4 途径，也称C4 -二羧酸途 径或Hatch-Slack循环。
第四章 光合作用
第3节 光合作用机理
二、电子传递与光合磷酸化
（一）光合电子传递 Z 形光合链
①两个光系统串联，最终电子供体是H2O，最终 电子受体是NADP+。
②两个光系统间有一系列的电子载体。 ③传递过程偶联着磷酸化作用，形成ATP。
④各电子载体是以氧化还原电位高低成Z形串联
排列，两处是“上坡”其余“下坡”。
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
（二）光合磷酸化
（ 1 ）非环式光合 磷酸化
（ 2 ）环式光合磷 酸化
PPT课件
机理
P.Mitchell （1961）提出了 化学渗透学说
《植物生理学》第四章植物的光合作用复习题及答案
《植物生理学》第四章植物的光合作用复习题及答案一、名词解释1.光合作用(photosynthesis)：通常是指绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
从广义上讲，光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程。
2. 光合午休现象：指植物的光合速率在中午前后下降的现象。
引起光合"午休"的主要因素是大气干旱和土壤干旱。
另外，中午及午后的强光、高温、低CO2浓度等条件也会使光合速率在中午或午后降低。
3.希尔反应(Hill reaction)：希尔(Robert.Hill)发现在分离的叶绿体(实际是被膜破裂的叶绿体)悬浮液中加入适当的电子受体(如草酸铁)，照光时可使水分解而释放氧气，这个反应称为希尔反应(Hill reaction) 。
其中的电子受体被称为希尔氧化剂(Hill oxidant)。
4. 荧光(fluorescence)和磷光(phosphorescence)现象：激发态的叶绿素分子回到基态时，可以光子形式释放能量。
处在第一单线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为荧光，而处在三线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为磷光。
5. 天线色素(antenna pigment)：又称聚(集)光色素(light harvesting pigment)，指在光合作用中起吸收和传递光能作用的色素分子，它们本身没有光化学活性。
6. 光合色素：指参与光合作用中光能的吸收、传递和原初反应的各种色素。
包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素。
可分为聚光色素与作用中心色素两类。
7. 光合作用中心：指在叶绿素或载色体中，进行光合作用原初反应的最基本色素蛋白结构，至少包括一个光能转换色素分子、一个原初电子受体和一个原初电子供体。
8. 光合单位(photosynthetic unit)：最初是指释放1个O２分子所需要的叶绿素数目，测定值为2500chl/O ２。
若以吸收1个光量子计算，光合单位为300个叶绿素分子；若以传递1个电子计算，光合单位为600个叶绿素分子。
第四章植物的光合作用知识要点
第四章植物的光合作用一、教学大纲基本要求了解光合作用的概念、意义、研究历史、光合作用总反应式；了解叶绿体的结构、光合色素的种类；了解光合作用过程以及能量吸收转变的情况；了解光合碳同化的基本生化途径以及不同碳同化类型植物的特性；理解光呼吸的含义、基本生化途径和可能的生理意义；了解光合作用的测定方法；了解影响光合作用的内部和外部因素；理解光合作用与作物产量的关系；掌握提高光能利用率的途径与措施。
二、本章知识要点（一）名词解释1．光合作用(photosynthesis) 常指绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
从广义上讲，光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程。
2.碳素同化作用(carbon assimilation) 自养植物吸收二氧化碳，将其转变成有机物质的过程。
植物的碳素同化作用包括细菌光合作用、绿色植物的光合作用和化能合成作用三种类型。
3．光合细菌(photobacteria) ：能进行光合作用的一类原核生物。
可分为两类：一些仅有光系统Ⅰ，是不释放分子氧的种类，属于无氧光细菌亚纲，包括红螺菌目和绿菌目；另一些有光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，是释放分子氧的种类，属于生氧光细菌亚纲，包括蓝细菌目（又称蓝绿藻）和原绿菌目。
4．希尔反应(Hill reaction) 离体叶绿体在有适当的电子受体存在时，光下分解水并放出氧气的反应。
希尔(Robert.Hill，1939)发现在分离的叶绿体(实际是被膜破裂的叶绿体)悬浮液中加入适当的电子受体(如草酸铁)，照光时可使水分解而释放氧气，(同时高铁盐被还原成低铁盐)，这个反应被称为希尔反应。
其中的电子受体被称为希尔氧化剂。
5．光反应(light reaction) 光合作用中需要光的反应。
为发生在类囊体上的光的吸收、传递与转换、电子传递和光合磷酸化等反应的总称。
6．暗反应(dark reaction) 光合作用中的酶促反应，即发生在叶绿体间质中的同化二氧化碳生成碳水化合物等有机物的反应。
植物的光合作用
植物的光合作用植物的光合作用是指植物利用太阳能将水和二氧化碳转化为有机物质的过程。
这个过程是植物生长与发育的基础，同时也是维持地球生态平衡的重要环节。
本文将从光合作用的定义、光合作用的步骤、光合作用的影响因素以及光合作用对人类的重要意义等方面加以论述。
一、光合作用的定义光合作用是指植物通过叶绿体中的叶绿素吸收太阳能，利用光能将水和二氧化碳转化为有机物质的化学反应过程。
光合作用是一种细胞内的代谢过程，其方程式可以表示为：6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2这个方程式显示了光合作用的反应物和产物，即二氧化碳、水、光能与葡萄糖和氧气的关系。
二、光合作用的步骤光合作用可分为光能捕捉和碳固定两个主要步骤。
1. 光能捕捉：植物的叶片中含有大量的叶绿体，其中的叶绿素可以吸收光能。
当叶绿体中的叶绿素吸收到光能时，它们将其转化为化学能，并将该能量传递给光合色素复合物。
这个过程称为光合色素系统。
2. 碳固定：在光能捕捉的基础上，光合色素复合物将化学能传递给其他酶和辅酶，从而催化碳的固定。
在这个过程中，二氧化碳被还原为葡萄糖，并释放出氧气。
同时，还有一部分碳将以其他有机物的形式储存在植物体内。
三、光合作用的影响因素光合作用的效率受到多种因素的影响。
1. 光照强度：光照强度越高，植物光合作用的速率就越快。
然而，当光照强度过高时，光合作用的速率会受到光抑制的影响。
2. 温度：适宜的温度有利于酶的催化作用，从而促进光合作用的进行。
然而，过高或过低的温度都会影响酶的活性，导致光合作用受阻。
3. 二氧化碳浓度：二氧化碳是光合作用的底物之一，二氧化碳浓度的增加会促进光合作用的进行。
然而，大气中二氧化碳浓度的增加也可能导致气候变化等问题。
四、光合作用对人类的重要意义光合作用是维持地球生态平衡的重要过程，对人类具有重要意义。
1. 能源供应：光合作用产生的有机物质为植物提供了养分，也为人类提供了食物。
同时，光合作用释放的氧气为人类呼吸提供了必要的氧气。
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第四章植物的光合作用
4.1 光合作用的意义、研究历史与度量
4.1.1 光合作用的概念与意义
光合作用：绿色植物吸收光能，同化CO2和H2O，制造有机物质并释放O2的过程。
光合作用本质上是一个氧化还原反应：水是电子供体（还原剂），被氧化到O2的水平；
CO2是受体（氧化剂），被还原到糖的水平；
氧化还原反应所需的能量来自光能。
光合作用的意义：
（1）无机物转变为有机物
（2）光能转变为化学能
（3）维持大气O2与CO2的相对平衡
4.1.2光合作用的早期研究
1771年,英国化学家 Priestley 观察到, 植物有净化空气作用1779年,荷兰的J.Ingenhousz 证实, 植物只有在光下才能净化空气1782年, 瑞士的J.Senebier 用化学方法证明，CO2是光合作用必需的, O2是光合作用的产物
4.1.3 光合作用的度量
光合速率(photosynthetic rate):单位叶面积在单位时间内同化CO2量或积累干物质的量,也叫光合强度.
单位: 微摩尔CO2•米 -2•秒 -1或克干重•米 -2•秒 -1
真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
光合生产率（净同化率）：生长植株的单位叶面积在一天内进行光合作用减去呼吸和其它消耗之后净积累的干物质重。
4.2 光合色素(叶绿体色素)
4.2.1结构与性质
光合色素
叶绿素类：叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）
类胡萝卜素类：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）
藻胆素
据作用分类：聚光色素(天线色素)、反应中心色素
4.2.2光学特性
1)吸收光谱(absorptionspectrum)
2)荧光 (fluorescence) 与磷光 (phosphorescence)现象
荧光现象:叶绿素提取液在透射光下为绿色，在反射光下为暗红色,这种现象叫荧光现象,发出的光叫荧光．
磷光现象:当荧光出现后，立即中断光源，色素分子仍能持续短时间
的“余辉”，这种现象，叫磷光现象，发出的光叫磷光．
4.2.3叶绿素的生物合成
合成前体：δ - 氨基酮戊酸
合成途径：
合成条件：光照、温度、矿质元素、水分、氧气
4.3 光合作用的机理
根据需光与否，光合作用分为两个反应：光反应、暗反应
光反应是必须在光下才能进行的光化学反应；在类囊体膜（光合膜）上进行；
暗反应是在暗处（也可以在光下）进行的酶促化学反应；在叶绿体基质中进行。
整个光合作用可大致分为三个步骤：
1、原初反应
2、电子传递和光合磷酸化
3、碳同化过程----暗反应
4.3.1原初反应(primary reaction)：
光能的吸收、传递、转换（光能转换成电能）
水的光解（water photolysis）和放氧
光能的转换：
水的光解 (water photolysis) :
希尔反应（ Hill , 1937）
离体叶绿体在光下进行水分解，放出氧气的反应。
4.3.2同化力(assimilatory power)的形成：
电子传递和光合磷酸化(photophosphorylation)
（电能转换成活跃的化学能）
两个光系统：光系统 I 、光系统 II
PSⅠ复合体
PSⅠ的生理功能是吸收光能，进行光化学反应，产生强的还原剂，用于还原NADP+，实现PC到NADP+的电子传递。
PSⅠ复合体的颗粒较小，直径约80A。
PSⅡ复合体的组成与反应中心中的电子传递
PSⅡ是含有多亚基的蛋白复合体。
它由聚光色素复合体Ⅱ、中心天线、反应中心、放氧复合体、细胞色素和多种辅助因子组成。
证明：“红降”现象
双光增益效应（爱默生效应，Emerson effect）
光合链（“Z”链）
光合电子传递分为三种类型：
1）非环式电子传递(noncyclic electron transport)
指水中的电子经PSⅡ与PSⅠ一直传到NADP＋的电子传递途径H２O → PSⅡ→PQ→Cyt b６/f→PC→PSⅠ→Fd→FNR→ NADP＋
按非环式电子传递，每传递4个e-，分解2个H2O，释放1个O2，还原2个NADP+，需吸收8个光量子，量子产额为1/8，同时转运8个H+进类囊体腔。
2）环式电子传递(cyclic electron transport)
通常指PSⅠ中电子由经Fd经PQ、Cytb6/f、PC等传递体返回到PS Ⅰ而构成的循环电子传递途径。
即：
PSⅠ→ Fd →PQ→ Cyt b６/f → PC → PSⅠ
环式电子传递不发生H2O的氧化，也不形成NADPH，但有H+的跨膜运输，每传递一个电子需要吸收一个光量子。
也有人认为，PSⅡ中也存在着循环电子传递途径，其电子是从QB经Cytb５５９，然后再回到
P680
3）假环式电子传递
指水光解放出的电子经PSⅡ和PSⅠ，最终传给O2的电子传递。
亦称为Mehler反应。
它与非环式电子传递的区别只是电子的最终受体是o2而不是NADP+，一般是在强光下，NADP+供应不足时才发生。
H2O→ PSⅡ→PQ→ Cyt b６/f → PC → PSⅠ→Fd→O2
特点：有O2的释放，ATP的形成，无NADPH的形成，电子的最终受体是O2，生成超氧阴离子自由基（O2-）
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，含有Cyt f、Cyt b６(2个，为电子传递循环剂)和Rieske铁-硫蛋白(又称〔Fe-S〕R，是由Rieske发现的非血红素的Fe蛋白质)，主要催化PQH２的氧化和PC的还原，并把质子从类囊体膜外间质中跨膜转移到膜内腔中。
因此Cyt b６/f 复合体又称PQH２·PC氧还酶。
光合磷酸化photophosphorylation
在光下叶绿体把光合电子传递与磷酸化作用相偶联,使ADP与Pi形成ATP的过程,称为光合磷酸化
非环式光合磷酸化：通过PSI和PSII进行的，电子传递是单向的开放通路，引起ATP及NADPH的形成，并伴有H2O的光解和O2的释放
循环式光合磷酸化：电子传递只经过PSI,是一个闭合的回路,其引起的磷酸化过程不伴有H2O的光解和NADPH的形成
假环式光合磷酸化：类似于非环式光合磷酸化，伴有H2O的光解和O2的释放，但不能形成NADPH （NADP+不足时才发生）
4.3.3碳同化（二氧化碳的固定与还原）
C3 途径（还原的戊糖途径、卡尔文循环The Calvin cycle）：C3植物
C4 途径(C4 pathway)（四碳双羧酸途径）：
C4植物
CAM 途径（景天酸代谢途径crassulacean acid metabolism pathway）：
光合作用的产物
1）光合作用的直接产物：碳水化合物（为主）、蛋白质、脂肪酸等
环境条件对光合产物有影响:
2）蔗糖与淀粉的合成
4.4 光呼吸（C2循环）4.4.1光呼吸的生化历程
底物：乙醇酸
光呼吸途径
4.4.2光呼吸的生理功能
1）消除乙醇酸的毒害
2）维持C3途径的运转
3）防止强光对光合机构的破坏
4）氮代谢的补充
4.4.3降低光呼吸的措施
1）提高CO2浓度
2）应用光呼吸抑制剂
a-羟基黄酸盐、亚硫酸氢钠、2，3-环氧丙酸3）筛选低光呼吸品种
4.5 影响光合作用的因素4.
5.1 内部因素
叶龄同化物输出与累积的影响
4.5.2外部因素
瓦布格效应（Warburg 1920）：O2对光合作用产生抑制的现象。
机理：
１．O2提高RUBP加氧酶的活性，加强C3植物的光呼吸。
２．O2能与NADP+竞争光合链上传递的电子，使NADPH形成的量减少。
３．强光下，加速光合色素的光氧化，降低对光能的吸收，传递与转换的能力，降低光合电子传递速率。
4． O2能损坏光合膜（接受光合链中的电子变成超氧自由基Ｏ-）。
4.5.3 光合作用日变化
水分：气孔、光合产物的运输
营养元素：
N：叶绿素的组分，同化力的形成
P：促同化物运输（P转运器）；同化力形成
K：参与光合产物运输；促气孔运动
Mg：叶绿素的组分；酶的激活剂
S：电子传递体组分
Fe：叶绿素合成必要因子；电子传递体组分
Mn：水的光解
B：促进光合产物的运输
Zn：碳酸酐酶的组分
Cl：水的光解
Cu：电子传递体组分
Ni:叶绿素的形成
“午休”现象
4.6 光合作用与产量形成
4.6.1 光能利用率
１）定义:
单位地面上的植物光合作用积累有机物所含能量占照射在同一地面上的日光能量的百分比。
２）作物光能利用率不高的主要原因
３）植物光能利用率的理论分析：
理论上：１５～２０％，实际：0.5~3.5%
4.6.2 提高作物产量的途径
改善植物的光合性能。