第十一章叶绿体与光合作用
叶绿体与光合作用
PSⅠ中的光反应及电子传递
• PSⅠ将LHCⅠ吸收的光能传给P700，被激发 P700释放一个高能电子，沿 A0→A1→FeSX→ FeSA→FeSB依次传递，传 给铁氧还蛋白(Fd)
• 最后经铁氧还蛋白-NADP还原酶作用，将电 子传给NADP+，形成NADPH。
（一）光反应（light reaction）
• 通过叶绿素等光合色素吸收光能，将光能转 变成化学能，形成ATP和NADPH的过程。
• 可分为3个主要步骤: 光能吸收、电子传递、 光合磷酸化。
1、光吸收
• 指叶绿素分子被光激发至引起第一个光化学反应 的过程，包括光能吸收、传递和转换。是光反应 最初始的反应，又称原初反应(primary reaction)
两个光系统的协同作用
PSⅡ中的光反应及电子传递
• 在PSⅡ中发生的反应可分为两大块:
• A. 水的裂解: PSⅡ将LHCⅡ吸收的光能→P680 →P680* →原初电子受体去镁叶绿素(ph-)
• P680*带正电→从原初电子供体Z(反应中心D1 蛋白上的一个tyr侧链)得电子而还原→ Z+从含 Mn蛋白的放氧复合体上获取电子→氧化态的放 氧复合体从水中获取电子→水光解。
（2）光合作用单位(photosynthetic uint)
• 光合作用的功能单位是由叶绿素、类胡萝 卜素、脂和蛋白质组成的复合物，也叫光 系统。
• 每一个光系统有两个基本成分：捕光复合 物(light harvesting complex)和光反应 中心。
A、捕光复合物：由约200个叶绿素分子和 一些与蛋白质相连的类胡萝卜素组成。
高考生物专题第11讲 光合作用
高考生物专题 第11讲 光合作用一、单选题1. ( 2分 ) （2020·江苏）采用新鲜菠菜叶片开展“叶绿体色素的提取和分离”实验，下列叙述错误．．的是（ ）A. 提取叶绿体色素时可用无水乙醇作为溶剂B. 研磨时加入CaO 可以防止叶绿素被氧化破坏C. 研磨时添加石英砂有助于色素提取D. 画滤液细线时应尽量减少样液扩散2. ( 2分 ) （2020·闵行模拟）图中①代表规范操作下新鲜菠菜叶的叶绿体色素纸层析结果。
得到②所示结果的原因可能是（ ）A. 未加石英砂B. 用银杏黄叶为材料C. 未加碳酸钙D. 用菠菜根尖为材料3. ( 2分 ) （2020·西藏模拟）苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素（呈现红色）。
某探究小组用适量95%酒精提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。
层析结束后滤纸条上出现了不同的色素带，对色素带由上到下分析有关叙述正确的是（ ）A. 第一条色素带对应的色素是叶黄素B. 第二条色素带对应的色素主要吸收蓝紫光C. 第三条色素带对应的色素是呈现红色的花青素D. 第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最大4. ( 2分 ) （2020·新高考I ）黑藻是一种叶片薄且叶绿体较大的水生植物，分布广泛、易于取材，可用作生物学实验材料。
下列说法错误的是（ ）A. 在高倍光学显微镜下，观察不到黑藻叶绿体的双层膜结构B. 观察植物细胞的有丝分裂不宜选用黑藻成熟叶片C. 质壁分离过程中，黑藻细胞绿色加深、吸水能力减小D. 探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液5. ( 2分 ) （2020·海口模拟）在适宜光照和温度条件下，植物叶绿体内C 3和C 5的浓度能达到饱和并维持相对稳定，通过改变实验条件可使叶绿体中的C 3浓度在短时间内上升。
据此分析，改变的实验条件可能是（ ）A. 中断CO 2供应B. 突然停止光照C. 降低环境温度D. 减少水分供应6. ( 2分 ) （2020·天津）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。
备战2020年高考生物一轮复习第11讲 光合作用的影响因素 讲义
第11讲光合作用的影响因素影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）影响光合作用的因素及应用1．内部因素(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)以阴生植物、阳生植物为例，如图所示：(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。
2．外部因素(1)光照强度(2)CO2浓度(3)温度(4)必需矿质元素(N、P、Mg、K等)据图分析多因素对光合作用的影响，回答下列问题：(1)三条曲线在P点之前限制光合速率的因素分别是________、__________、________。
(2)三条曲线在Q点之后横坐标所表示的因子________(填“是”或“不是”)影响光合速率的主要因素，此时的限制因素分别是________、__________、________。
(3)在北方的冬暖大棚中施用有机肥的益处包括____________________。
答案：(1)光照强度光照强度温度(2)不是温度CO2浓度光照强度(3)增加土壤肥力、增加大棚内的温度和CO2浓度考向1考查影响光合作用的环境因素1．(2019·湖北孝感一中等八所重点高中协作体联考)在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下，测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率，结果如图。
下列有关分析正确的是()A．当光照强度为1 klx时，植物甲开始进行光合作用B．当光照强度为3 klx时，植物乙的总光合速率是0 mg/(100 cm2叶·h)C．若在c点时突然停止CO2供应，短时间内植物甲的叶绿体中C3的含量会增加D．d点时限制植物乙的光合速率增大的主要环境因素是CO2的浓度解析：选D。
光照强度为1 klx时，此时植物甲的光合作用强度等于呼吸作用强度，A错误；当光照强度为3 klx时，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝0＋20＝20 mg/(100 cm2叶·h)，B错误；c点的限制因素主要是CO2浓度，因此突然停止CO2供应，CO2固定受阻，短时间内C3的含量会减少，C错误；d点时植物乙到达光饱和点，因此光照强度不再是限制因素，而题中又提出此过程处于“适宜的恒定温度条件”，因此此时限制植物乙的光合速率增大的主要因素是CO2的浓度，D正确。
高中生物—光合作用知识点全面总结
高中生物—光合作用知识点全面总结一、叶绿体的结构与功能（一）叶绿体的结构模型.（二）相关知识1、.叶绿体是真核细胞进行光合作用的场所2、叶绿体由两层膜（内膜和外膜）包围而成，内部有许多基粒，基粒和基粒之间充满了基质。
3、每个基粒都有许多个类囊体构成，类囊体薄膜上含有吸收、传递和转化光能的色素以及光反应所需的酶，是光反应的场所。
4、基质中含有暗反应所需的酶，是进行暗反应的场所。
5、光合色素的相关知识。
（1）叶绿体色素的种类及含量：叶绿素a叶绿素（3/4）叶绿素b叶绿体色素胡萝卜素类胡萝卜素（1/4）叶黄素（2）叶绿体色素的分布：叶绿体类囊体薄膜上。
（3）叶绿体色素的功能：吸收，传递（4种色素），转化光能（只有少量的叶绿素a把光能转为电能）（4）影响叶绿素合成的因素：①光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。
（例如韭黄，蒜黄）②温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。
低温（秋末）时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
③必需元素：叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶变黄。
另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。
（5）叶绿体色素的吸收光谱：①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
②叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素（胡萝卜素和叶黄素）主要吸收蓝紫光。
色素对绿光吸收最少。
对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
经过色素吸收后，光谱出现两条黑带。
说明：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。
（6）叶绿体色素的性质：易溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂，不溶于水，叶绿素的性质不稳定，易被破坏，类胡萝卜素性质相对稳定。
(7)植物叶片的颜色与所含色素的关系：正常绿色正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色叶色变黄寒冷时，叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，显示出类胡萝卜素的颜色，叶子变黄叶色变红 秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶子呈现红色6、色素的提取和分离实验。
叶绿体光合作用
叶绿体光合作用叶绿体光合作用是指植物叶绿体内发生的一系列光合反应，通过这些反应，植物能够将阳光能转化为化学能，并产生氧气和葡萄糖。
叶绿体光合作用是植物生存和生长的重要过程，也是地球上维持生物多样性的关键。
叶绿体是植物细胞中一个重要的细胞器，其内部含有叶绿素、类胡萝卜素等色素。
在叶绿体的膜系统中，存在着两种主要的膜结构：叶绿体内膜系统和叶绿体外膜。
叶绿体内膜系统包括激光粒体内膜、谷网体内膜和类囊体内膜。
激光粒体内膜是叶绿体内最具活力的膜系统，其作用是捕获太阳光并将能量转化为化学能。
叶绿体光合作用主要包括两个阶段：光反应和暗反应。
光反应发生在叶绿体内膜的激光粒体中，其作用是利用光能将水分解为氧气、氢离子和电子。
叶绿体内的叶绿素分子通过吸收光能，激发了其中的电子，使其激发态具有更高的能量。
光反应产生的氧气释放到外界，而氢离子和电子则被载体分子NADP+还原为NADPH。
暗反应发生在叶绿体内的谷网体中，其作用是利用光反应产生的ATP和NADPH，以及二氧化碳分子，合成葡萄糖等有机物。
暗反应中最重要的化学反应是卡尔文循环。
在卡尔文循环中，光反应产生的ATP提供了能量，而光反应产生的NADPH提供了电子，二氧化碳经过一系列酶的作用，在多次反应中逐渐转化为糖分子。
叶绿体光合作用的整个过程是一个复杂的化学过程，需要多个酶和载体分子的参与。
这些酶和载体分子的活性和浓度受到许多因素的影响，包括光照强度、温度、水分和营养物质等。
不同的植物对这些因素的响应也有所不同，但总体上来说，光照和二氧化碳浓度是影响光合作用的最重要因素。
叶绿体光合作用不仅为植物提供了能源，也为整个生态系统提供了氧气和有机物质。
通过光合作用，植物能够从大气中吸收二氧化碳，并释放出氧气。
这些氧气进一步被其他生物组织利用，从而维持了整个生物圈的氧气含量。
同时，光合作用还通过合成葡萄糖等有机物，为其他生物提供了食物和能量来源。
总而言之，叶绿体光合作用是植物生存和生长的必需过程，也是地球上维持生物多样性的关键。
第十一章光合作用-文档资料
4个吡咯环和4个甲烯基连成一 个大环—卟啉环 极 性 头 部 镁原子居卟啉环的中央 1个含羰基和羧基的副环（同素环 Ⅴ），羧基以酯键和甲醇结合 叶绿醇则以酯键与在第Ⅳ吡珞环侧 键上的丙酸结合 疏 水 尾 部 庞大的共轭体系,起着吸收光能,传递 电子,以诱导共振的方式传递能量,但 不参与H的传递或氧化还原
PSⅠ和PSⅡ的电子供体和受体组成
功能与特点 电子 次级 反应中心 色素分子 最终 电子 (吸收光能 原初电子 供体 供体 光化学反应) 供体
PSⅠ 还原NADP+ ， 实现PC到 NADP+的电 子传递 PSⅡ 使水裂解释 放氧气，并 把水中的电 子传至质体 醌。 水 PC P700
原初 电子 受体
其他非硫光合细菌（利用不同的化合物和氢气、
乳酸、琥珀酸或乙酸）。载色体。 真核生物：植物、多细胞藻类、腰鞭毛虫和硅藻 （H2O）。叶绿体。
11.2.2 叶绿体
1～1000个，比线粒体多2～5倍，光反应发生在类囊体，暗 反应发生在基质中。 基质 基粒
内囊体
膜间隙 内应
高等植物的两个光系统 有各自的反应中心。
PSⅠ和PSⅡ
P700、P680 红降现象和双光增益效应
PSⅠ和PSⅡ反应中心中
的原初电子供体很相似， 都是由两个叶绿素a分子 组成的二聚体，分别用 P700、P680来表示。
这里 P 代表色素， 700 、
680 则代表 P 氧化时其吸收
原
（CH2O）
酶
酶
ADP+Pi
暗反应阶段
CO2的固定: CO2+C5 C3化合物还原：2 C3
叶绿素 分子
次级 电子 受体
8. 叶绿体与光合作用
1. 叶绿体(c hl or o pl a s t)是植物细胞所特有的能量转换细胞器,其功能是迚行光合作用,即利用光能同化二氧化碳和水,生成糖,同时产生分子氧。
叶绿体除了双层膜结构外,还有类囊体, 它是叶绿体内的膜结构,是叶绿体迚行光呼吸的光反应场所。
在类囊体的膜上有电子传递链的成分。
叶绿体为球形、椭圆形或卵圆形，为双凹面。
有些叶绿体呈棒状，中央区较细小而两端膨大，充满叶绿素和淀粉粒。
叶绿体的大小变化很大, 高等植物叶绿体通常宽为2～5μm,长5～10μm。
不同植物中叶绿体的数目相对稳定, 大多数高等植物的叶肉细胞含有几十到几百个叶绿体, 可占细胞质体积的40%。
叶绿体在细胞质中的分布有时是很均匀的，但有时也常集聚在核的附近，或者靠近细胞壁。
叶绿体在细胞内的分布和排列因光能量的不同而有变化。
叶绿体可随植物细胞的胞质环流而改变位置和形状。
2. 前质体(pr op l a st i d)前质体是质体的前身, 仅由内膜和外膜构成,膜内是少量的基质和DN A,但是没有L HC蛋白、叶绿素和电子传递系统。
植物中的前质体随着在収育过程中所处的位置以及接受光的多少程度，分化成功能各异的质体,如叶绿体、白色体、淀粉质体、有色体等。
3. 质体(pl a st i d)质体是植物细胞中由双层膜包裹的一类细胞器的总称, 这类细胞器都是由共同的前体:前质体分化収育而来, 包括:叶绿体、白色体、淀粉质体、有色体、蛋白质体、油质体等。
有些质体具有一定的自主性, 含有DN A、RNA、核糖体等。
4. 白色体(e ti o pl a st)质体的一种，不含色素,多存在于植物的分生组织和储藏组织中,具有制造和储藏淀粉、蛋白质和油脂的功能。
这类质体是由于前质体在収育分化过程中一直处于黑暗中，収育的顺序収生了改变，使内部的膜结构形成了片层体。
如果将収育成熟的具有叶绿体的绿色植物置于黑暗中，这种植物的叶绿体也会转变成白色体，原因是叶绿体的类囊体的膜会破裂幵互相融合形成典型的片层体结构，叶绿体就变成了白色体。
叶绿体与光合作用教学教案
讨论法：组织学生进行小组讨论，探讨叶绿体与光合作用在生产实践中的应用和意义
实验法：通过实验操作，让学生亲身体验叶绿体与光合作用的实际过程，加深对知识点的理解
教学手多媒体资源，生动形象地展示叶绿体与光合作用的过 程。
实验操作：通过实验让学生亲手操作，亲身体验叶绿体与光合作用的神奇。
小组讨论：分组讨论，引导学生自主探究，培养合作精神。
案例分析：通过分析实际案例，加深学生对叶绿体与光合作用的理解。
复习旧课：回顾光合作用相关知识
导入新课
讲解光合作用的过程：详细介绍光反应和暗反应两个阶段的反应过程、所需的条件和产物
巩固练习
叶绿体与光合作用的概念 题
叶绿体的结构与功能选择 题
光合作用的过程简答题
植物的生长发育与光合作 用的关系论述题
归纳小结
叶绿体是光合 作用的主要场 所，其结构与 功能是学习光 合作用的基础。
通过实验探究， 学生能够掌握 叶绿体中色素 的种类、含量 及光谱特性。
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学生能够掌握光合作用的基本原理 和过程。
学生能够通过实验探究光合作用的 原理和过程，培养实验操作和数据 分析能力。
情感、态度和价值观目标
培养学生对大自 然的敬畏之情和 爱护环境的意识。
引导学生认识光合 作用的重要性和生 态平衡的意义。
激发学生对生物学 的兴趣和好奇心， 培养其科学探究精 神。
提问导入：光合作用是如何进行的？ 需要哪些条件？
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【导与练】2021届高三生物一轮总复习限时训练 第11讲 能量之源——光与光合作用 Word版含答案
第11讲能量之源——光与光合作用课时训练•知能提升限时式检测梯级式提升(时间:40分钟分值:90分)测控导航表一、选择题:本大题共9小题,每小题5分,共45分。
1.利用小球藻培育液进行光合作用试验时,发觉在其中加入抑制暗反应的药物后,在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。
缘由主要是( B )A.叶绿素吸取光能的效率下降B.[H]的积累,水的光解减慢C.ATP合成所需的酶的活性受到抑制D.暗反应中生成的水削减,使得光反应的原料不足解析:光照条件相同,光反应速率基本不变,故叶绿素分子吸取光能的速率不变,ATP 合成酶的活性不变;加入抑制暗反应的药物后,暗反应减弱,消耗的三碳化合物、[H]、ATP削减,剩余的[H]、ATP、三碳化合物增多,故[H]积累,水的光解减慢。
2.(2022广东六校第一次联考)关于“绿叶中色素的提取和分别”试验的叙述,不正确的是( D )A.二氧化硅有助于研磨得充分B.用毛细吸管吸取少量滤液,画在滤纸条一端C.滤纸条插入时应留意滤液细线不能触及层析液D.叶绿素a的色素带最宽,溶解度最高解析:本题以叶绿体色素的提取和分别为载体,考查试验分析推断、综合运用学问的力量。
二氧化硅使研磨更充分,以提取更多色素;毛细吸管吸取少量滤液在滤纸条的一端画色素线,要画2～3次,且要细、齐、直,要在色素线干后再画;滤纸条上的色素细线不能没过层析液的液面,否则叶绿体色素会溶解在层析液中;叶绿素a含量最多,色素带最宽,但胡萝卜素在层析液中溶解度最高,在滤纸条上集中速度最快,在滤纸条的最上端。
3.(2022辽宁试验中学阶段性测试)离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时,假如突然中断CO2气体的供应,短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物及细胞中ATP 的相对含量的变化是( B )A. 上升、下降、上升B. 下降、上升、上升C.下降、上升、下降D. 上升、下降、下降解析:突然中断CO2气体的供应,导致消耗的C5化合物削减,所以C5化合物的含量在短时间内上升;而C3化合物的来源削减,所以短时间内C3化合物的含量下降;C3化合物的含量下降,消耗的ATP和[H]削减,所以短时间内ATP的含量上升。
光合作用
四、光合作用影响因素
通过研究发现影响光合作用的主 要因素有： 1、光照强度 2、二氧化碳浓度 3、温度 4、矿质元素的供应 5、水分的供应
2．光合作用过程中，哪些过程需要酶的参与？
【提示】 光合作用中色素的吸收、传递、转化过程中不需要
酶的催化，而ATP的形成、(C2O)的固定、C3的还原离不开酶
的催化。
个性知识归纳
光能在叶绿体中的转换(中国地图版)
※光反应阶段与暗反应阶段的比较
项目 场所 区 条件 光反应阶段
类囊体的薄膜上 光、色素、酶
还是二氧化碳？还是两者兼而有之？同学们考
虑一下，应标记哪一种元素？如何设计这个实
验呢？
用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别 成为H218O和C18O2。进行两组光合作用的实验： 1、第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。
18O +H O 光照 C 2 2
O2
鲁 宾 、 卡 门 实 验
径。
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
三、光合作用的过程
光反应 暗反应
划分依据:反应过程 是否需要光能
吸 收
转 换
H2 O
2e 2H
吸
收
吸 收
转 换 光 反 应
叶绿素a（多数）、b, 叶黄素, 胡萝卜素
传递
特殊的叶绿素a
2e 2H
1/2O2
ADP+Pi ATP NADP+ NADPH
2．多因子分析
化学生物学 第十一章 生物代谢
糖原合成的途径
2，糖异生作用
糖异生作用是指从非糖物质转化为葡萄糖和糖原 的过程。糖异生作用由肾上腺皮质激素促进，主 要是在肝脏中进行，其途径基本上是糖酵解途径 的逆过程。
在糖酵解中有三个酶催化的反应是不可逆的，因 此，这三个逆反应需要由不同的酶催化进行。由 己糖激酶和磷酸果糖激酶所催化的两个反应的逆 反应，是由两个特异性的磷酸酶（磷酸酯酶）水 解磷酸酯键完成的。而由丙酮酸激酶催化的反应， 其逆反应包括两个反应，分别由丙酮酸羧化酶和 磷酸烯醇式丙酮酸激酶催化。
反应（6）
3-磷酸甘油醛在磷酸甘油醛脱氢酶催化下脱氢 氧化生成1,3-二磷酸甘油酸。此反应是在NAD+ 和磷酸存在下进行的，NAD+是脱氢反应的氢受 体，磷酸起分解硫酯键和形成新高能磷酸酯键作 用。
反应（7）
1,3-二磷酸甘油酸与ADP作用生成3-磷酸 甘油酸和ATP
反应（8）
3-磷酸甘油酸的变位反应，催化这一反应 的酶是磷酸甘油酸变位酶，变位的产物为 2-磷酸甘油酸。
然后，以糖原为引物，在糖原合成酶催化下，UDP-葡萄 糖中的葡萄糖以-1,4-糖苷键与引物相连，生成比引物糖 原多一个葡萄糖残基的多糖。通过不断的循环，即可得到 大分子量的糖原。
此过程合成的-1,4-葡萄糖多聚体再在分枝酶作用下，发 生4 6 糖苷键转移，形成具有1, 6-糖苷键的有分枝的糖 原。
1．糖酵解
糖酵解在细胞胞液中 进行（无氧条件）， 是葡萄糖经过酶催化 作用降解成丙酮酸， 并伴随生成ATP的过 程。 它是动物、植物和微 生物细胞中葡萄糖分 解的共同代谢途径。
糖原的磷酸化
• 细胞内糖原在磷酸化酶和脱枝酶催化下形 成1-磷酸葡萄糖
反应（1）
催化该反应的酶为磷酸己糖激酶。凡是能够催化 ATP的磷酰化反应的酶称为激酶。激酶一般需要 Mg2+或其它二价金属离子激活。
人教版2019年秋高一生物必修一11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编稿：闫敏敏 审稿：宋辰霞 【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。
2、光合作用的探究历程时间、人物 实验结论实验特点1771年，英国人：普利斯特利密闭玻璃罩+绿色植物+ 蜡烛 蜡烛 不易熄灭 小鼠 不易窒息死亡 植物可以更新空气 缺少空白对照1779年，荷兰人英格豪斯 同上只有在阳光下照射和有绿叶时植物才可以更新空气缺少空白对照1845年， 德国人：梅耶 能量转换和守恒定律 光合作用时：光能 化学能理论推理 1864年，德国人：萨克斯黑暗中饥饿处理的绿叶 一半曝光 碘蒸气 变蓝一半遮光 碘蒸气 不变蓝绿叶中光合作用产生淀粉自身对照： 自变量：光照 因变量：颜色 1941年，美国人： 鲁宾和卡门H 218O ＋CO 2 植物 18O 2 C 18O 2＋H 2O 植物 O 2光合作用释放的氧气来自水 相互对照：自变量：标记物质 因变量：O 2的放射性要点二、 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。
叶绿体与光合作用
•
• ，由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还 蛋白（ferredoxin，FD）。最后在铁氧还蛋白NADP还原酶的作用下，将电子传给NADP+，形 成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而 还原。 • 以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合 磷酸化，当植物在缺乏NADP+时，电子在光系统 内Ⅰ流动，只合成ATP，不产生NADPH，称为循 环式光合磷酸化。
C4植物光和类型的优点
• 该类型的优点是，二氧化碳固定效率比 C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。 C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在 叶肉细胞中，因为这是卡尔文循环的场 所，而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而 C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞 内，因为C4植物的卡尔文循环是在此发 生的。
影响光合作用的外界条件
叶绿体被膜的结构及特性
• 叶绿体是由外膜、内膜、类囊体将内部分 成了三个不同的区室：膜间间隙、叶绿体 基质和类囊体腔。 内膜和外膜合称为被
膜
• 叶绿体膜的结构和化学组成 • 叶绿体被膜的通透性与内膜转运蛋白
叶绿体膜的结构和化学组成
• （一）结构 • 叶绿体和线粒体一样是双层膜结构的细胞 器，但叶绿体内膜并不向内形成嵴。 • 周质网可以增加内膜的面积 • 膜间间隙将叶绿体的内外膜分开 • （二）化学组成 • 详见书 307页
一、叶绿体的来源与分布 The origin and distribution of chloroplast
• （一）叶绿体的来源(The origin of chloroplast) • 质体：质体是植物细胞中一类细胞器的总 称，这类细胞器都是由共同的前提——前 质体分化而来。
前质体是一些有双层膜 包被着未分化的基质所 组成的
光合作用——叶绿体和过程
光合作用——叶绿体和过程光合作用是维持地球上所有生命的重要过程，它发生在植物、藻类和部分细菌的细胞中的叶绿体内。
光合作用是一种通过光能将二氧化碳和水转化为有机物质的化学过程，同时释放出氧气。
在光合作用中，叶绿体和其所含的色素扮演着至关重要的角色。
叶绿体是植物细胞中的细胞器，被称为“光合厂”。
它们包含着一系列内膜相互叠加的结构，形成了一种称为类囊的结构。
类囊内部含有叶绿素分子和其他辅助色素分子。
叶绿体还包含有许多酶和其他蛋白质，用于合成有机物质所需的酶催化反应等生物化学过程。
在光合作用中，叶绿体中的叶绿素是能够吸收光能并将其转化为化学能的关键物质。
叶绿素分子由一个具有大量共轭双键的环状结构组成，使其能够吸收不同波长的光。
叶绿素通常呈现绿色，这是因为它能够吸收红色和蓝色光，而反射绿色光。
光合作用可以分为两个主要的阶段：光反应和暗反应。
光反应阶段发生在光照下，其目的是将光能转化为化学能。
在光反应中，叶绿体中的叶绿素吸收光能，并将其转化为高能电子。
这些电子通过一系列蛋白质复合体传递，最终被用于合成化学能量的载体ATP（三磷酸腺苷）和NADPH （辅助性烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸盐）。
在暗反应阶段，也称为Calvin循环，产生的ATP和NADPH被用于将二氧化碳转化为有机物质，如葡萄糖。
Calvin循环发生在光照不足或不存在的情况下，通常在植物的叶绿体中进行。
在这个过程中，一系列酶催化的反应将二氧化碳合成为有机物，最终产生葡萄糖等碳水化合物。
光合作用是一个复杂的生化过程，它受到环境因素的影响。
光合作用最有效的发生在光照适中、温度适宜、二氧化碳浓度充足的条件下。
光合作用对植物生长和发育至关重要，因为它提供了能量和有机物质，并产生了氧气。
除此之外，光合作用还有助于调节地球上的大气气候，通过吸收大量的二氧化碳和释放氧气。
总结起来，光合作用是一个复杂而多步骤的过程，依赖于叶绿体内的叶绿素和其他辅助色素。
光合作用通过吸收光能，将二氧化碳和水转化为有机物质，并释放出氧气。
叶绿体与光合作用ppt课件
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类囊体膜的主要成分是蛋白 质和脂类（60：40），脂 类中的脂肪酸主要是不饱含 脂肪酸（约87%），具有较 高的流动性。光能向化学能
的转化是在类囊体上进行的，
因此类囊体膜亦称光合膜，
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8.2.4叶绿体组分分离
◆剧烈方法（剧烈的匀浆技术）： 得到Ⅱ类叶绿体，能够在光诱导下产
生氧、ATP、NADPH，但不能固定CO2。 含有很少或者根本没有叶绿体基质。 ◆温和方法（纤维素酶或果胶酶水解细胞壁 获得原生质体）
得到Ⅰ类叶绿体，具有完整的被膜， 能完成整个光合作用。
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8.3光合作用的光反应
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● 捕光复合物 典型的捕光复合物是由几百个叶绿素分子、数量不 等但都与蛋白质连接在一起的类胡萝卜素分子所组 成。当一个光子被捕光复合物中的一个叶绿素或类 胡萝卜素分子吸收时, 就有一个电子被激活，激发 状态从一个色素向另一个色素传递, 直到传递给反应中心 ：一对特别的叶绿素 a 。捕光复合物中色 素激发状态的传递,实 际是光能的传递,这种 能称为共振能。
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（三） 电子传递
电子传递是光反应的第二步。通过电子传递,将光 吸收产生的高能电子的自由能贮备起来, 同时使 光反应中心的叶绿素分子获得低能电子以补充失 去的电子, 回复静息状态。 ■ 电子载体和电子传递复合物
光合作用的电子传递是通过光合作用电子传递链 (photosynthetic electron transfer chain)传 递的。该传递链是由一系列的电子载体构成的， 同线粒体呼吸链中电子载体的作用基本相似。
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细胞色素: 植物细胞有几个特殊的细胞色素参与光
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二、类囊体
是单层膜围成的扁平小囊，沿叶绿体的长轴平行排列。 膜上含有光合色素和电子传递链组分，又称光合膜。
许多类囊体象圆盘一样叠在一起，称为基粒，组成基 粒的类囊体，叫做基粒类囊体，构成内膜系统的基粒 片层（grana lamella）。基粒直径约0.25~0.8μm， 由5~30个类囊体组成。每个叶绿体中约有40~80个 基粒。类囊体膜中含有叶绿素，是光合作用基地。
第十一章叶绿体与光合作用Βιβλιοθήκη 间质9个亚基3个亚基
近间质的类囊体膜表面上大量小颗粒，直径1013nm，具光系统I（PSI）活性。（基粒类囊体 和间质类囊体上）
与间质非接触的类囊体膜上（叠置区）大颗粒 10-18nm，光系统II（PSII）。（基粒类囊体上）
PSI 和PSII的分布在光合作用的电子传递和ATP、 NADPH的产生方面起着重要作用。
第十一章叶绿体与光合作用
高等植物叶肉细胞叶绿体超微结构示意图
叶片上表皮
叶绿体 间质
基粒
外膜
类囊体膜 内膜 膜间隙
类囊体腔
线粒体和叶绿体的比较
第十一章叶绿体与光合作用
一、叶绿体被膜
双层膜，外膜分布有孔蛋白，透性高，细胞质 中的大多数营养分子均可自由穿过外膜进入膜 间隙。
内膜透性低，对穿运物质有严格的选择性，物 质必须依靠内膜上的特殊载体才能从膜间隙进 入间质。
第十一章叶绿体与光合作用
微管束
叶肉
基粒
间质
第十一章叶绿体与光合作用
第十一章叶绿体与光合作用
第十一章叶绿体与光合作用
第十一章叶绿体与光合作用
第二节 叶绿体的超微结构
叶绿体是由双层单位膜围成的细胞器，由被 膜、类囊体、间质三部分组成。 被膜分为内膜和外膜，之间有厚约20nm的 空隙，称为膜间隙。内膜所包围的空间内充 有无结构的可溶性物质，即间质。类囊体悬 浮在间质中。
叶绿体（ chloroplast ）是质体的一种。 质体Plastid：植物细胞中特有的一类膜结合
细胞器的总称，这类细胞器都是由共同的前体 ---前质体Proplatid分化发育而来。 除叶绿体外还包括： －白色体 leucoplast，不含色素； －有色体 chromoplast，含色素； - 造粉体（含有大量淀粉的白色体）
另还有一种大的复合物为捕光复合物或称天线复合物，无 光反应活性，可接收光，集中后传给PSⅠ和PSⅡ。
此外还有电子传递链蛋白：
细胞色素（Cytb、Cytb6、Cytf） 质体醌（PQ） 质体蓝素（PC） 铁氧化还原蛋白（Fd） 黄素蛋白（Fd—NADP+还原酶）
第十一章叶绿体与光合作用
间质 类囊体膜
第十一章叶绿体与光合作用
光合作用是地球上有机体生存和发展的根本源泉
植物、藻类、光合细菌利用光能经过复杂的反应将 二氧化碳和水合成有机分子，并释放氧气。
第十一章叶绿体与光合作用
在植物细胞和 光合细菌中，除线 粒体外，还有另外 一种能量转换细胞 器，即叶绿体。叶 绿体的主要功能就 是进行光合作用。
第十一章叶绿体与光合作用
一、叶绿体被膜
主要成分为蛋白质和脂类。（酶、糖脂、磷脂）
第十一章叶绿体与光合作用
二、类囊体
1、脂质(40%)：叶绿素、类胡罗卜素和磷脂 较多。半乳糖脂特多，占脂类的40%。
2、蛋白质(60%)：多与叶绿素结合成复合物， 最多的复合物是CPⅠ和CPⅡ（叶绿素-蛋白复 合物）；CPⅠ的叶绿素a/叶绿素b=12:1； CPⅡ叶绿素a/叶绿素b=1:1。
连接于基粒之间由基粒类囊体延伸出的非 成摞存在的呈分支网管状或片层状的类囊 体称为间质类囊体，它们形成了膜系统的 间质片层（stroma lamella）。
由于相邻基粒经网管状或扁平状间质类囊 体相联结，全部类囊体实质上是一个相互 贯通的封闭膜囊。
第十一章叶绿体与光合作用
基粒类囊体的游离面上有两种颗粒，一种 大颗粒为RuBP羧化酶（直径12纳米）； 另一种小颗粒是ATP酶（CF1），即叶绿 体F1因子（相当于线粒体的F1因子）。
天线复合体
水裂解酶
类囊体腔
质体醌
质体蓝素
铁氧还 蛋白
质子顺质子化 学梯度流动
光合作用过程中电子沿类囊体膜中的电子传递链传递
三、间质的化学成分 可溶性蛋白成分：RuBP羧化酶约占60% 有形成分：DNA，RNA，核糖体等。
第十一章叶绿体与光合作用
第四节 光合作用
光合作用是能量及物质的转化过程。首先光能转化成 电能，经电子传递产生ATP和NADPH形式的不稳定化学 能，最终转化成稳定的化学能储存在糖类化合物中。 反应公式：nCO2+nH2O 光能 (CH2O)n+nO2 光合过程4个阶段： 第一阶段：吸收光能 第二阶段：电子传递和形成质子动力势 第三阶段：合成ATP 第四阶段：碳固定
其中CPⅠ与光系统Ⅰ（PSⅠ）的活性有关；
CPⅡ与光系统Ⅱ（PSⅡ）的活性有关。
光系统含有捕光复合物和反应中心两部分。
反应中心有一对特殊的叶绿素a分子，较其他叶绿素分子可 吸收较长波长的光，且能位最低，称之为光反应中心。它吸 收光量子，放出激发电子，电子被传递给化学受体——醌。 P700—PSI，P680—PSII
第十一章叶绿体与光合作用
间质
间质
PSI
PSII
三、间质 叶绿体被膜与类囊体之间的无定形物质，
主要为一些可溶性成分，各种酶类；另 有DNA、 RNA、核糖体等有形成分。
第十一章叶绿体与光合作用
第三节 叶绿体的化学组成
叶绿体主要化学成分为蛋白质、脂类、 DNA、RNA、 不 等 量 的 碳 水 化 合 物 以 及 一些无机离子。
Photosynthesis: 1.光合电子传递反应—光反应(Light Reaction)
2.碳固定反应—暗反应(Dark Reaction)
光反应阶段： 类囊体膜上、需光能 ,所吸收的光能用于水 分子的裂解释放氧气和氢离子，并提供电子。氢被用来还 原 NADP生成NADPH；电子传递产生质子动力势，用来 合成ATP。
第十一章叶绿体与光合作用
第一节 叶绿体的形态、大小
比线粒体大，在光镜下可见，椭圆或梭形的绿色颗 粒。一些低等植物中，螺旋状、杯状、星形、板状。
叶绿体的数目因植物的种类、细胞种类、生理状态 不同而有很大差异。高等植物叶肉细胞50-200个。
大小差别很大。高等植物叶绿体平均直径4-10um， 厚2-4um。