第三章 光合作用(3-5)
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。
高中生物 第三章 第五节 光合作用人教版必修一
c
b a
d e
呼吸作用放出的二 氧化碳量，只算从外 界吸收的二氧化碳
量，即是在光下测定
a—b: CO2 太低，农作物消耗光合产物； b—c: 随 CO2 的浓度增加，光合作用强度增强；
的二氧化碳的吸收 量。
c—d: CO2 浓度再增加，光合作用强度保持不变；
d—e: CO2 深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关
学生通过看书，讲述 光系统Ⅱ和光系统 Ⅰ发生的主要物质 变化和能量变化。
成分
和作
用
DOC 版.
..
光系统Ⅰ
光能
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体 光系统Ⅱ 提供电子
叶绿素中低能电子被激发并呈高 能状态，色素缺失电子
NADP+与H+接受2个高能电 子生成NADPH
【小结】 光反应发生的变化
（1）水在光下裂解为 H＋、O2 和电子 （2）光能被吸收并转化为 ATP 中的化学能 （3）水中的氢（ H＋＋e－ ）在光下将 NADP＋还原为 NADPH
呼吸作用 C6H12O6 消耗量
【练习】
七、板书： 第三章 细胞的代谢 第五节 光合作用 一、光合作用的发现 DOC 版.
.. 二、光合作用的过程
三、影响光合速率的因素：光强度、温度、二氧化碳浓度、矿质元素、水 八、作业设计
DOC 版.
应。
观察。
光系统Ⅰ：NADPH 的合成
场所：类囊体膜上
光反应：需要水与
碳反应：NADPH 的合成
光,产物是 O2、ATP、
NADPH
细胞 壁的
光系统Ⅱ
光能
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体 水分解 供电子
叶绿素中低能电子激发并呈高能 状态，色素缺失电子
第三章--光合作用习题及答案
第三章--光合作⽤习题及答案第三章光合作⽤⼀、名词解释1. 光合作⽤2. 光合强速率3. 原初反应4. 光合电⼦传递链5. PQ穿梭6. 同化⼒7. 光呼吸8. 荧光现象9. 磷光现象10. 光饱和点11. 光饱和现象12. 光补偿点13. 光能利⽤率14. ⼆氧化碳饱和点15. ⼆氧化碳补偿点16. 光合作⽤单位17. 作⽤中⼼⾊素18. 聚光⾊素19. 希尔反应20. 光合磷酸化21. 光系统22. 红降现象23. 双增益效应24. C3植物25. C4植物26. 量⼦产额27. 量⼦需要量28. 光合作⽤‘午睡’现象三、填空题1. 光合⾊素按照功能不同分类为和。
2. 光合作⽤的最终电⼦供体是，最终电⼦受体是。
3. 光合作⽤C3途径CO2的受体是，C4途径的CO2的受体是。
4. 光合作⽤单位由和两⼤部分构成。
5. PSI的原初电⼦供体是，原处电⼦受体是。
6. PSII的原初电⼦受体是，最终电⼦供体是。
7. 光合放氧蛋⽩质复合体⼜称为，有种存在状态。
8. C3植物的卡尔⽂循环在叶⽚的细胞中进⾏，C4植物的C3途径是在叶⽚的细胞中进⾏。
9. 在卡尔⽂循环中，每形成1摩尔六碳糖需要摩尔ATP，摩尔NADPH+H+。
10. 影响光合作⽤的外部因素有、、、和。
11. 光合作⽤的三⼤步聚包括、和。
12. 光合作⽤的⾊素有、和。
13. 光合作⽤的光反应在叶绿体的中进⾏，⽽暗反应是在进⾏。
14. 叶绿素溶液在透射光下呈⾊，在反射光下呈⾊。
15. 光合作⽤属于氧化还原反应，其中中被氧化的物质是，被还原的物质时是。
16. 类胡萝⼘素吸收光谱最强吸收区在，它不仅可以吸收传递光能，还具有的作⽤。
17. 叶绿素吸收光谱有光区和光区两个最强吸收区。
18. 光合作⽤CO2同化过程包括、、三个⼤的步骤。
19.根据光合途径不同，可将植物分为、、三种类别。
20. 尔⽂循环按反应性质不同，可分为、、三个阶段。
21. 在光合作⽤中，合成淀粉的场所是，合成蔗糖的场所是。
3-5-1 光合作用—光合作用原理、意义和应用(北师大版)(解析版)
3.5.1 光合作用—光合作用原理、意义和应用一、单选题1．下图是光合作用的反应式，a、b代表两种不同的物质。
下列说法错误的是（）A．a是二氧化碳，是光合作用的原料B．叶绿体是植物进行光合作用的场所C．植物的所有细胞都可以进行光合作用D．光合作用将光能转变成b中储存的能量【答案】C【分析】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，并且释放出氧气的过程，叫做光合作用。
其中，a表示二氧化碳，b表示有机物。
【详解】A．光合作用的原料是二氧化碳和水；场所是叶绿体；条件是光；产物是有机物和氧。
所以，可a 表示二氧化碳，二氧化碳和水都是光合作用的原料，A正确。
B．叶绿体是光合作用的场所，把光能转化为化学能贮存在有机物中，是绿色植物细胞特有的一种能量转换器，B正确。
C．叶绿体只存在植物的绿色部分，如根尖细胞无叶绿体，不能进行光合作用，C错误。
D．光合作用的实质是制造有机物，储存能量，将无机物转化成有机物，将光能转变成化学能，储存在b有机物中，D正确。
故选C。
2．如图是绿色植物光合作用示意图，下列叙述错误的是（）A．光合作用必须在光下才能进行B．绿色植物叶片中的水主要由根尖的伸长区从土壤中吸收的C．①代表二氧化碳，②代表氧气D．绿色植物的光合作用对于维持生物圈中的碳-氧平衡有重要作用【答案】B【分析】绿色植物利用光能，通过叶绿体，把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物（主要是淀粉），并释放氧气的过程。
【详解】A．光合作用的概念是：绿色植物利用光能，通过叶绿体，把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物（主要是淀粉），并释放氧气的过程。
由此可知，光合作用是通过叶绿体来完成的，叶绿体是光合作用的场所；光合作用的必要条件是光，因此，光合作用必须有光才能完成其过程，A正确。
B．绿色植物需要的水分是通过根从土壤中吸收的，根吸水的主要区域是根尖的成熟区，B错误。
C．通过光合作用的概念可以看出绿色植物进行光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，所以①代表二氧化碳，②代表氧气，C正确。
高二生物第三章 第5节 光合作用浙江版必修1知识精讲
高二生物第三章第5节光合作用某某版必修1【本讲教育信息】一、教学内容光合作用1. 自养、异养两类生物。
2. 光合作用的概念、反应式、阶段、场所、产物。
3. 色素的种类、颜色和吸收光谱。
4. 光反应的过程及光系统的作用。
5. 碳反应的过程。
6. 分析外界因素对光合速率的影响。
7. 比较细胞呼吸和光合作用的异同。
二、教学重、难点：光合作用的概念、反应式、阶段、场所、产物光反应的过程及光系统的作用碳反应的过程三、全面突破知识点1：自养、异养生物思考：绿色植物是怎样获得各种营养物质的？一般把能以二氧化碳和水为原料，合成有机物质，供给其自身生长、发育和繁殖所需的物质和能量的生物都称为自养生物。
绿色植物是通过光合作用自身合成有机物的，所以绿色植物是自养生物。
思考：人和动物是怎样获得各种营养物质的？人和动物、营腐生或寄生生活的真菌、大多数种类的细菌都是依靠摄取外界环境中的有机物来获得各种营养物质的，这样的生物都称为异养生物。
知识点2：光合作用的概念及光合作用的发现1. 光合作用的概念绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O合成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程，叫做光合作用。
2. 光合作用的发现（1）17世纪比利时海尔蒙特柳苗栽培实验公元前3世纪，古希腊学者亚里士多德曾经提出，植物生长在土壤中，土壤是构成植物体的原材料。
这一观点长期被奉为经典，直到17世纪初布鲁塞尔的医生Van Helmont做了一个简单而有意义的实验，才把这个观点推翻了。
Van Helmont将一株2.3kg重的小柳树种在重90.8 kg的干土中，用雨水浇灌5年，小柳树长成重76.7kg的植株，而土壤重量只比实验开始时减少57g。
他由此得出结论，即植物是从水中取得生长所需的物质的。
现在看来，他只说对了一半。
结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来自于水。
（2）1771年，英，普里斯特利的实验结论：植物可以更新空气。
（3）1779年，荷，英根豪斯的实验结论1：只有在光下，植物才能更新空气。
七年级(初一)生物 生物 第3章植物的光合作用
一、光反应和碳反应
光合作用的过程可分为3大步骤：1）原初反应（光能的吸收、传递和转换过程）；2）电子传递和光合磷酸化（电能转化为活跃的化学能过程）；3）碳同化（活跃的化学能转变为稳定的化学能过程）。第一、二个大步骤基本属于光反应，第三个大步骤属于暗反应（表3-2）。
2．C4途径的类型
根据运入维管束鞘细胞的C4化合物和脱羧反应的不同，C4途径有3种类型（表3-3，图3-18）。
3．C4植物的光合特征
C4植物比C3植物具有较强的光合作用，其原因可从结构和生理两方面来探讨。
①结构与功能是有密切关系的，是统一的。C4植物叶片有“花环型”结构。
②在生理上，
C4植物的叶肉细胞中的PEPC对底物HCO3－的亲和力极高（是Rubisco60倍）；极低的CO2供应就可满足它的需要。
②已从叶绿体分离出两个光系统，每一个光系统具有特殊的色素复合体及一些物质。光系统I（简称PSI）的颗粒较小，直径约11nm，主要分布在类囊体膜的非叠合部分；光系统Ⅱ（简称PSⅡ）的颗粒较大，直径约17.5nm,主要分布在类囊体膜的叠合部。光合作用的光化学反应就在.这两个光系统中进行。
二、电子传递体及其功能
C4植物由于有“CO2泵”浓缩CO2的机制，降低了光呼吸；提高了BSC的CO2浓度,抑制了RuBisco氧化反应，降低了光呼吸;光呼吸酶主要分布在BSC细胞，即便是有CO2放出，也易被PEPC再固定。
第二节叶绿体及光合作用色素(chloroplastandchloroplastpigments) )
叶片是进行光合作用的主要器官，而叶绿体是进行光合作用的主要细胞器。
一、叶绿体的结构和成分
（一）叶绿体的结构(Struture ofchloroplast)
第三章 植物的光合作用
2.意义 （1）将无机物转变成有机物 CO2 + 4H+ —— （CH2O） （2）随着物质的转变，将光能转变为化学能。
光能电能活跃的化学能稳定的化学能 hv eATP、NADPH CH2O
（3）释放氧，净化空气；并产生臭氧，滤去太 阳光中对生物有强烈破坏作用的紫外光。
第三章 植物的光合作用
430 nm波长的蓝光量子的能量为4.5710-19J
（二）吸收光谱（absorption spectrum） 太阳光到达地表面的波长大约是 300 nm —— 2600 nm 可见光的波长是 390 nm —— 770 nm 连续光谱： 光束通过三棱镜后可把白光分为七色 连续光谱。
吸收光谱：
第三、四、五节 光合作用过程
光合作用机制的研究
• 在研究外界条件影响时发现：弱光下增加光强能提高 光合速率，但当光强增加到一定值时，光合速率便不 再随光强的增加而提高；此时提高温度或CO2浓度才 能增强光合速率。由此推理，光合作用至少有两个步 骤：其一需要光，另一个则与温度相关。 希尔反应的发现和水氧化钟模型的提出。 藻类闪光实验：在光能相同时，一种用连续光照;另一 用闪光照射，中间间隔一暗期。发现后者的光合速率 比前者的要高。表明，光合作用不是任何步骤都需要 光。根据需光与否，将光合作用分为两个反应—光反 应和暗反应。
（1）叶绿素a在红光区的吸收带偏向长光波方 向，而在兰紫光区则偏向短光波方向.
（2）叶绿素a在红光区的吸收带宽些，兰紫光 区窄些，叶绿素b与其相反.
2.类胡罗卜素的吸收光谱 1）吸收光谱 —— 兰紫光区 2）重要功能 —— 吸收光能并向叶绿素传递 ——可进行光保护 吸收兰紫光形成激发态的类胡罗卜素 热耗散返回基态淬灭激发态的叶绿素 避免吸收的多余能量对光合系统的伤害
植物生理学第三章植物的光合作用
植物生理学第三章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成有机物质（如葡萄糖）和氧气的过程。
其反应方程式为：6CO2+6H2O+光能→C6H12O6+6O2光合作用是植物最重要的生理过程之一，它不仅是植物能够生存和生长的基础，还能为其他生物提供氧气和有机物质。
光合作用通过光合色素和叶绿体等生理结构，具有高效和专一性的特点。
植物的光合作用可以分为两个阶段：光能捕获和光化学反应、以及碳固定和假单胞菌循环。
在光能捕获和光化学反应阶段，植物的光合色素（如叶绿素）能够捕获太阳光，并将其转化为化学能。
光合作用发生在叶绿体内，主要以叶绿体膜的光合作用单位，光系统（PSI和PSII）为中心。
光系统中的光合色素吸收太阳光，并将其能量传递给反应中心，激发电子。
通过光合色素的电子传递链，电子在PSII和PSI之间进行转移，最终转移到还原辅酶NADP+上，形成还原辅酶NADPH。
在碳固定和假单胞菌循环阶段，植物利用还原辅酶NADPH和ATP的能量，将二氧化碳转化为有机化合物。
这个过程称为Calvin循环，也叫柠檬酸循环。
Calvin循环包括三个主要步骤：碳固定、还原和再生。
首先，二氧化碳与从光合作用过程中产生的核酮糖五磷酸（RuBP）结合，形成不稳定的六碳中间体。
然后，该中间体通过一系列酶的作用，将其分解为两个三碳化合物，3-磷酸甘油醇醛（3-PGA）。
最后，3-PGA经过一系列的加氢还原反应和磷酸化反应，合成出葡萄糖和其他有机物质。
光合作用的速率受到光照、温度、二氧化碳浓度和水分等环境条件的影响。
光合速率随着光照强度的增大而增加，但达到一定的饱和点后，光合速率趋于稳定。
温度对光合作用的影响是复杂的。
在适宜温度下，光合速率随着温度的升高而增加，因为反应速率加快。
然而，当温度超过一定范围时，光合作用会受到抑制，因为高温会破坏光系统和酶的结构。
二氧化碳浓度越高，光合速率越快。
水分对光合作用的影响主要是通过调节植物的气孔进行的。
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)
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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
七年级生物(北师大版)上册备课无忧 3-5-1 光合作用—光合作用的探究
二、光合作用探究实验 1.验证绿叶在光下合成淀粉 实验现象与分析
处理方法 颜色变化
黑纸遮挡部分 不变蓝
未遮挡部分 变蓝
实验结论：淀粉是光合作用的产物之一； 光是光合作用的必需条件。
二、光合作用探究实验
2.验证光合作用释放氧气
（1）碳酸氢钠有什么作用？ 增加水中的二氧化碳含量
（2）带火星的木条伸入试管后 发生什么现象？ 复燃
2．（2022·黑龙江大庆·中考真题）如图为探究光合作用某一产物的实 验装置，实验开始时试管中装满水，一段时间后，等气体充满试管容积 的1/2左右时，取出试管，迅速将快要熄灭的卫生香伸进试管口内，观察 卫生香燃烧情况。下列相关叙述正确的是（ C）
A．此实验在有光或无光条件下都可进行 B．此实验可证明光合作用的产物中有二氧化碳 C．此实验可证明光合作用的产物中有氧气 D．此实验可证明光合作用的产物中有有机物
（3）光合作用产生的助燃气体 是什么？ 氧气
二、光合作用探究实验
3.验证植物光合作用需要叶绿素
（1）实验目的： （2）材料用具：
银边---无叶绿体
银边天竺葵
彩叶草
绿色---有叶绿体
（3）方法与步骤： 需要暗处理吗？
银边翠
二、光合作用探究实验 3.验证植物光合作用需要叶绿素
（4）实验结果：
结果
用碘液检验叶片
植物
绿色部分 白/彩色部分
银边翠
蓝色
不变蓝
银边天竺葵 彩叶草
蓝色 蓝色
不变蓝 不变蓝
将彩叶草的叶片 进行酒精脱色漂 洗后滴加碘液， 叶片没有全部变 成蓝色，为什么 ？
无叶绿体
（5）实验结论： 光合作用需要叶绿素，
光合作用的场所 在哪里？
新教材-高中生物学-浙江科技版-必修1第三章- 第五节
糖类合成量 减少 增加 减少 增加
减少
环境因素对光合速率的影响
光合速率：又称光合强度，是指一定量的植物（如 一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用。 表示方法：产生氧气量/单位时间或
消耗二氧化碳的量/单位时间
真正光合速率 = 表观光合 速率 + 呼吸速率
图4
1.光照强度对光合速率的影响
CO2 吸
高中生物学 必修1
第三章 第五节 光合作用将光能转化为化学能
学习目标
1. 描述光合作用光反应和碳反应的过程，说明光合作用的本质。 2. 解释叶绿体和叶绿素在光合作用中的重要作用。 3. 说明影响光合作用的因素；运用光合作用和细胞呼吸的原理，提出增加作物产 量的措施。 4. 关注绿色植物对生态系统的重要作用，形成保护生态环境的意识。
内膜 由类囊体堆叠而成，
基粒 在类囊体薄膜上存在着与光合 作用有关的酶和色素
基质 含多种光合作用所必需的酶
光合色素的提取与分离
• 实验原理
提取：叶绿体中的色素易溶于丙酮、石油醚等有机溶剂. 分离：不同的色素在层析液中溶解度不同,在滤纸上的扩
散速度也不同（溶解度高—扩散得快）.
• 材料试剂
新鲜绿色叶片 95%乙醇 SiO2 CaCO3 层析液
农业生产启示：合理浇灌。
5.必需矿质元素的供应
①N：是各种酶、ATP和NADPH的重要组成元素。 ②P：是叶绿体膜、ATP和NADPH的重要组成元素。 ③K：影响糖类的合成和运输。 ④Mg：是叶绿素的重要组成元素。
农业生产启示：施用多种类型化肥。
6.多因子对光合速率的影响
农业生产启示：温室栽培时，在一定光强度下，白天 适当提高温度，增加光合酶的活性，可提高光合速率； 当温度适宜时，可适当增加光强度或CO2浓度以提高 光合速率。
2019-2020年高中生物浙科版必修1教学案：第三章 第五节 光合作用(含答案)
2019-2020年高中生物浙科版必修1教学案：第三章 第五节 光合作用(含答案)1．叶绿体是进行光合作用的场所，叶绿体中所含的光合色素有叶绿素(叶绿素a 和叶绿素b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素 等)；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝 紫光。
2．不同色素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，反之则慢。
3．光合作用的光反应和碳反应两个阶段同时进行，相辅相成。
光反应为碳反应提供NADPH 和A TP ；碳反应利用A TP 和 NADPH ，促进光反应的进行。
光反应的场所是类囊体薄膜， 产物是O 2、NADPH 和A TP ；碳反应在叶绿体基质中进行，产 物是糖类等有机物，但蔗糖在叶绿体外合成。
4．当光照突然减弱时，短时间内C 3(三碳酸)含量上升，C 5(RuBP) 含量下降。
当CO 2含量减少时，短时间内C 5(RuBP)含量上 升，C 3(三碳酸)含量下降。
5．光合速率受光强度、温度和二氧化碳浓度等因素的影响。
在 其他条件都适宜的情况下，在一定范围内，光合速率随光强度提高而加快。
对应学生用书 P60光合色素的提取和分离 1．原理绿叶中的光合色素能溶解在有机溶剂95%乙醇中。
不同色素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，反之则慢。
2．实验用品及作用[连线]3．实验流程提取色素⎩⎪⎨⎪⎧新鲜叶片烘干粉碎后，取2 g 放入研钵中加入少量SiO 2、CaCO 3和2～3 mL95%乙醇→研钵→研磨→过滤→收集到试管内并塞紧管口↓制备滤纸条⎩⎪⎨⎪⎧剪滤纸条：将滤纸剪成长10 cm 、宽1 cm的滤纸条，并在一端剪去两角↓铅笔画线：在距去角一端1 cm 处用铅笔画 一条细的横线↓画滤液细线⎩⎪⎨⎪⎧用毛细吸管吸取少量滤液↓画线：沿铅笔线均匀地画出一条细线 ↓待滤液干后，重复画细线2～3次↓色素分离⎩⎪⎨⎪⎧①倒入试管3 mL 层析液②将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液中③棉塞塞紧试管口↓观察结果：滤纸条上色素带有四条，如下图乙所示：[巧学妙记]四种光合色素在滤纸上自上而下的分布依次是“胡叶ab ”。
第三章植物的光合作用
能进行光合作用的细菌称之为光合细菌 。光合细 菌包括蓝细菌、紫细菌和绿细菌等。其中蓝细菌的 光合过程与真核生物相似，紫细菌和绿细菌则不能 分解水而需利用有机物或还原的硫化物等作为还原 剂。
例如:紫色硫细菌(purple-Sulfur bacteria)和绿色硫 细菌 (green-sulfur bacteria)利用H2S为氢供体，在 光下同化CO2：
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。
荧光现象与磷光现象产生的原因 (一) 激发态的形成
通常色素分子是处于能量的最低状态－基态(ground state) 。 色素分子吸收了一个光子后，会引起原子结构内电子的重新 排列。
醇
(三)藻胆素
仅存在于红藻和蓝藻中，主 要有藻红蛋白、藻蓝蛋白和 别藻蓝蛋白三类，前者呈红 色，后两者呈蓝色。它们的 生色团与蛋白以共价键牢固 地结合。 藻胆素分子中的四个吡咯环 形成直链共轭体系，不含镁 也没有叶绿醇链。藻胆素也 有收集光能的功能。 由于类胡萝卜素和藻胆素吸 收的光能能够传递给叶绿素 用于光合作用，因此它们被 称为光合作用的辅助色素。
镁卟啉
亲水的“头部”
颜色来源
叶醇基(双萜)
亲脂的尾部
(二) 类胡萝卜素
种类：胡萝卜素和 叶黄素
紫罗兰酮环
溶解性：有机溶剂
颜色：胡萝卜素呈橙 黄色，叶黄素呈黄色 功能：收集光能，防 护多余光照伤害叶绿 素
结构式：C40H56，常 见的为β-胡萝卜素， 叶黄素是胡萝卜素衍 生的醇类，C40H56O2
2. 发射荧光与磷光 激发态的叶绿素分子回至基态时，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(fluorescence)。
第三章 光合作用
第三章光合作用名词解释：1、光合作用：绿色植物利用光能，把二氧化碳和水合成有机物质，并释放出氧气的过程。
2、光合速率：即光合强度，指单位时间单位叶面积所吸收的二氧化碳或释放的氧量，或单位时间单位叶面积所积累的干物质量，常用以下单位表示：CO2m g·dm-2·h-13、净光和强度：即表现光合强度，指总光合减去被测部位同时进行的呼吸强度。
4、原初反应：是光合作用的起点，指光合色素吸收日光能所引起的光物理及光化学过程。
包括光能的吸收和色素分子激发态的形成；天线色素分子间能量的传递；作用中心对光能的捕获、电荷分离。
5、光化学反应：是指反应中心色素分子吸收光能所引起的氧化还原反应。
6、反应中心：由反应中心色素分子及其原初电子受体与原初电子供体所组成，聚光色素分子吸收光能，传递到反应中心，反应中心色素分子被光量子所激发，失去电子呈氧化态，原初电子受体接受电子而被还原，反应中心色素分子失去电子即带正电荷，又可从它的原初电子供体获得电子而回复原状。
7、同化力：在电子传递及光合磷酸化作用中形成的NADPH+H+和ATP，随后用于CO2的同化，故称为同化力。
8、光呼吸：指绿色植物细胞在光下吸收O2，氧化乙醇酸，放出CO2的过程，称为光呼吸9、光饱和现象：在光照强度较低时，光合速率随光强的增加而相应增加；光强进一步提高时，光合速率的增加逐渐减小，当超过一定光强时即不再增加，这种现象称光饱和现象10、光饱和点：开始达到光饱和现象时的光照强度称为光饱和点。
11、光补偿点：在在光饱和点以下，光合速率随光照强度的减小而降低，到某一光强时，光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2达动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点。
12、CO2饱和点：在一定范围内，植物净光合速度随CO2浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，净光合速率不再增加，这时的CO2浓度称为二氧化碳饱和点13、CO2补偿点：在CO2饱和点以下，光合作用吸收的CO2与呼吸同光呼吸释放的CO2 达动态平衡，这时环境中的CO2浓度称为CO2补偿点。
植物生理学：第三章 植物的光合作用
第一节 光合作用的意义 第二节 叶绿体与光合色素 第三节 光合作用机理 第四节 光呼吸 第五节 影响光合作用的因素 第六节 植物对光能的利用 第七节 有机物的运输与分配
本章重点、难点及复习思考题
1
第一节 光合作用的意义 一 光合作用的概念 二 光合作用的意义
2
一 光合作用(photosynthesis) 绿色植物吸收光能，同化CO2和水，
9
◆ 叶绿素分子结构 ◇ chla是叶绿酸的酯。叶 绿酸是双羧酸，其中一个羧 基被甲醇所酯化，另一个被 植醇所酯化。
10
◇ Chla与chlb结构区别 chla第二个吡咯环上一个甲基(-CH3)被醛基(-
CHO)所取代，即为chlb .
11
◇ 叶绿素分子头部
▽ 4个吡咯环组成的卟啉环， 由4个甲烯基(=CH-)连成大的卟 啉环；
15
3 色素的功能
◆ 叶绿素chla和chlb都能吸收光能，少数chla 具光化学活性，能将光能转换成电能。
◆ 类胡萝卜素吸收光能、光保护，保护叶绿色 分子避免其在强光下的光氧化。
16
4 色素的光学特性
◆ 光合作用可利用的光：400 -700nm. ◇光子(photon)或光量子(quantum): 光是一
存在形式：色素蛋白复合体(pigment protein
complex)
2 结构和性质 (1) 叶绿素(chlorophyll)： ◆ 叶绿素a (chla)、叶绿素b(chlb).
8
◆ 主要理化性质 ◇ 不溶于水，溶于有机溶剂，如乙醇、 丙酮、乙醚、氯仿等。 ◇ chla 呈蓝绿色，chlb 呈黄绿色。
黄化现象：缺乏某些条件而影响叶绿素合 成，使叶子发黄的现象.
光合作用-植物生理-图文
光合作用-植物生理-图文第三章植物的光合作用碳素营养是植物的生命基础，这是因为，第一，植物体的干物质中90％以上是有机化合物，而有机化合物都含有碳素(约占有机化合物重量的45%)，碳素成为植物体内含量较多的一种元素；第二，碳原子是组成所有有机化合物的主要骨架，好象建筑物的栋梁支柱一样。
碳原子与其他元素有各种不同形式的结合，由此决定了这些化合物的多样性。
按照碳素营养方式的不同，植物可分为两种：1）只能利用现成的有机物作营养，这类植物称为异养植物(heterophyte)，如某些微生物和少数高等植物；2)可以利用无机碳化合物作营养，并且将它合成有机物，这类植物称为自养植物(autophyte)，如绝大多数高等植物和少数微生物。
异养植物与自养植物相比，后者在植物界中最普遍，而且非常重要。
这里我们着重讨论自养植物。
自养植物吸收二氧化碳，将其转变成有机物质的过程，称为植物的碳素同化作用(carbonaimilation)。
植物碳素同化作用包括细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用3种类型。
在这3种类型中，绿色植物光合作用最广泛，合成的有机物质最多，与人类的关系也最密切，因此，本章重点阐述绿色植物光合作用（以下简称光合作用）。
第一节光合作用的重要性绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程，称为光合作用（photoynthei)。
光合作用所产生的有机物质主要是糖类，贮藏着能量。
光合作用的过程，光合作用的重要性，可概括为下列3个方面：1．把无机物变成有机物植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。
据估计，地球上的自养植物每年约同化2某lOt碳素，其中40％是由浮游植物同化的，余下60％是由陆生植物同化的(图3-1)。
如以葡萄糖计算，整个地球每年同化的碳素相当于四五千亿吨有机物质，难怪人们把绿色植物喻为庞大的合成有机物的绿色工厂。
绿色植物合成的有机物质，可直接或间接作为人类和全部动物界的食物(如粮、油、糖、牧草饲料、鱼饵等)，也可作为某些工业的原料(如棉、麻、橡胶、糖等)。
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B.过渡阶段
C.饱和阶段
表观量子产额比理论值低，主要原因是:
①光没有全部被叶片吸收,存在反射和透射损失; ②非光合色素吸收了部分光能; ③光呼吸和暗呼吸对光合的负效应; ④形成的同化力(ATP、NADPH)没有全部用于CO2的还原; ⑤没有在饱和CO2浓度和最适温度下测定, 存在CO2扩散和 固定速率的限制等。
(4)消除乙醇酸
乙醇酸对细胞有毒害作用,它的产生在代谢 中是不可避免的。• 呼吸消除乙醇酸的代谢, 光 使细胞免受伤害。另外,光呼吸代谢中涉及 多种氨基酸的转化过程,它可能对绿色细胞 的氮代谢有利。
五、C3植物和C4植物的光合特征
C4植物比C3植物具有较强的光合作用，这与其结构特征 和生理特性有关。 (一)解剖结构特点
1.光强（light）
(1)光强－光合曲线 光补偿点（Light Compensation Point，LCP）： 随着光强的增高,光合速率相应提高,当达到某一光强时,叶片 的光合速率与呼吸速率相等 ,净光合速率为零时的光强称为光补偿 点。 光饱和点（Light Saturation Point，LSP）：
利用植物的需光特性确定合理的叶面积系数 （leaf area index, LAI）
单位土地面积上的叶面积
LAI= 单位土地面积
LAI是表示作物群体大小状况的一个指标。合理的LAI应 以作物的需光特性为标准，以最大限度的利用光能、地力为 原则，以高产、优质、低消耗为目的。从作物的需光特性上 讲，应使上部叶片处于光饱和点，中下部叶片处于光补偿点 的两倍以上，以保证下部叶片及根系的正常生长。
在叶绿体与过氧化体中吸收氧气，在线粒体中放出CO2
二、光呼吸的生化历程
叶绿体 3-PGA + 磷酸乙醇酸 乙醇酸 C3—cycle C2—cycle [O2] Rubisco RUBP 2 3—PGA [CO2] 过氧化体
乙醇酸
线粒体
乙醛酸
甘氨酸（吸收O2）
甘氨酸
丝氨酸（放出CO2）
①Rubisco; ②磷酸乙醇酸磷酸 酯酶; ③乙醇酸氧化酶; ④谷氨酸乙醛酸转 氨酶; ⑤丝氨酸乙醇酸转 氨酶; ⑥甘氨酸脱羧酶; ⑦丝氨酸羟甲基转 移酶; ⑧羟基丙酮酸还原 酶; ⑨甘油酸激酶。 图3－16 光呼吸途径及其在细胞内的定位
开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点。
光饱和现象： 超过一定光强后,光合速率增加变慢(曲线B);当达到某一光强 时,光合速率就不再随光强而增加,呈现光饱和现象。
A.比例阶段;B.过渡阶段;C.饱和阶段
光强-光合曲线分析
在光强-光合曲线中不同阶段, 光合速率与光强的关系及受控 因素不同。 A.比例阶段 光强是控制光合的主要原因，因为光强制 约着光化学反应的速率。 用这一阶段的光强-光合速率的斜率(表观 光合速率/光强)计算表观量子产额（效率） 由于C3植物存在光呼吸，C4 植物的量子 产额比C3植物的大。
（2）防止O2对碳 同化的抑制，减 轻Warburg效应。 ( 3 ) 防止强光 对光合机构的破 坏 。
(4)消除乙醇酸
在叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低时,光呼 吸释放的CO2能被C3途径再利用,以维持C3光 合碳循环的运转。通过C2碳氧化循环可回收 乙醇酸中3/4的碳素(2个乙醇酸转化1个PGA, 释放1个CO2)。
4.从碳素同化角度看,光呼吸往往将光合作用固定的20-40% 碳素变为CO2放出; 从能量角度看,每释放1分子CO2需要消耗 6.8个 ATP, 3个 NADPH。显然,光呼吸是一种浪费。
但是光呼吸也有其必要的生理功能
四、光呼吸的生理功能
(1)回收碳素，维 持 C3 光 合 碳 循 环 的运转。
(二)叶片结构
(三)库-源关系（source-sink relation）
第六节
影响光合作用的因素
Байду номын сангаас
一、内部因素对光合作用的影响
(一)叶龄
源:制造或产生同化物的部位; 库:贮存或消耗同化物的部位。 正常情况下两者相互协调。 (二)叶片结构
去掉部分源(叶片), 其它源有补偿效应; 去掉部分库, 则会产生反馈抑制。
C4 植 物
C3 植 物
叶片的维管束鞘薄壁细胞发育良好。含有许多叶绿体, 它比叶肉细胞的叶绿体大, 没有基粒或没有发育良好 的基粒; 而在维管束鞘外面有排列紧密的叶肉细胞。 维管束鞘薄壁细胞与其相邻的叶肉细胞之间有大量的 胞间连丝相连。这种呈同心园排列的维管束鞘细胞与 周围的叶肉细胞层合称Kranz结构（花环结构）。 维管束薄壁细胞较小,不含叶绿体,周围的 叶肉细胞排列较疏松。
Rubisco是一种兼性酶，具有催化羧化反应和加 氧反应两种功能。其催化方向取决于CO2和O2的分压。 当CO2分压高、而O2分压低时,RuBP与CO2经此酶催化 生成2分子的PGA; 反之,则RuBP与O2在此酶催化下生 成1分子PGA和1分子磷酸乙醇酸(C2化合物),后者在 磷酸乙醇酸酯酶的作用下变成乙醇酸，即光呼吸的 底物。所以，光呼吸与光合作用是密切联系的。
光抑制的防御
途径： （1）活性氧清除；
酶促系统：如超氧物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过 氧化物酶(POD)等。 非酶促系统：谷胱甘肽、抗坏 血酸、类胡萝卜素等。
（2）增加热耗散；
CO2补偿点：在饱和光照条件下，植物光合 作用吸收CO2的量与呼吸放出O2的量相等， 净光合等于零时外界CO2的浓度。
3.光呼吸
4.耐旱性
(二)生理特点
1.碳同 化途径 2.CO2 补偿点 3.光呼吸 当中午空气湿度下降时，C4植物能够充分 利用呼吸放出的CO2，维持光合的进行。
C4植物的Rubisco定位在维管束鞘细胞中，由 于C4途径“CO2泵”的作用，鞘细胞中CO2浓 度高，光呼吸弱，所以，可称为低光呼吸植物
三、C2—cycle与C3—cycle之间的关系
1.光呼吸与光合作用伴随发生，密切联系，光呼吸不 可避免。 2.光呼吸与光合作用共同竞争底物RUBP和Rubisco， CO2是RUBPOase的竞争性抑制剂，O2是RUBPCase的竞争 性抑制剂。 3.通过改变CO2或O2的浓度，可以调节光呼吸与光合作用的 相对比例。
代谢途径 乙醇酸代谢途径,或称C2 途径
只发生在光合细胞里,在叶绿 发生部位 体、过氧化体和线粒体三种 细胞器协同作用下进行。
对O2 和 在O2浓度1-100%范围内, CO2 浓 光呼吸随氧浓度提高而 度的反 增强, 高浓度的CO2抑制 应 光呼吸。
O2和CO2浓度对暗呼吸无明 显影响。
一、光呼吸产生的原因
(一)C3与C4解剖结构特点
图3－17 C4植物(玉米)和C3植物(水稻)叶片解剖结构的差异 A.玉米; B.水稻; 1.维管束鞘; 2.维管束鞘叶绿体
(二)生理特点
1.碳同 化途径
C4植物有C4、C3途径，C3植物只 有C3途径。而C4途径有“CO2泵” 的作用，光合效率高，所以，C4 植物可以称为高光效植物。
Warburg效应，即氧抑光合效应。 光呼吸消耗了O2，提高了 RUBPcase的活性，有利于光合作 用的进行。
四、光呼吸的生理功能
(1)回收碳素，维 持 C3 光 合 碳 循 环 的运转。 （2）防止O2对碳 同化的抑制，减 轻Warburg效应。 ( 3 ) 防止强光 对光合机构的破 坏 。 在强光下,光反应中形成的同化力会超过暗反 应的需要,叶绿体中NADPH/NADP、ATP/ADP的比 值增高,由光激发的高能电子会传递给O2,形成 超氧阴离子自由基O2－, O2－对光合机构具有伤 害作用,而光呼吸可消耗过剩的同化力和高能 电子,减少O2－的形成,从而保护光合机构。
光补偿点低的植物较耐荫
不同植物的LCP和 LSP有差异
C4植物的光饱和 点高于C3植物
原因
与C4植物的C4途径有 关 光强 光 合
C4植物
C3 植物
不同植物的LCP和 LSP有差异
群体高于单叶 原因： 当上部单叶达到光饱和点 时，群体下部叶片还未达 到光饱和点，要使整个群 体达到光饱和点，光强一 定高于单叶的光饱和点。 单叶 光 合 群体
暗反应 速度低
C.饱和阶段
（4）光抑制
不同植物的LCP和 LSP有差异
一般来说, 光补偿点高的植物其光饱和点也高。
阳生植物高于阴生植物
原因： 光 合 阳生
形态结构：阴生植物的输导系 统不发达，不利于物质运输。
生理特性：阴生植物叶绿体 大，片层多，吸光能力强， 利用光的潜力大。叶绿素a/b 小， b含量高，对遮阴处的 蓝光吸收能力强。 阴生 光强
(三)库-源关系（source-sink relation）
二、外部因素对光合作用的影响
主要有光照、CO2、温度、水分、矿质等因素。
（一）光照
光是光合作用的能源；
光是形成叶绿体及叶绿素的条件； 光调节着光合酶的活性和气孔开度。 光是影响光合作用的重要因素, 分光强与光质两个方面。
（一）光照对植物光合作用的影响
从光合作用途径的机理看,C3植物的量子产额应比C4植物的 大,因为C3植物固定1分子CO2只需消耗3个ATP和2个NADPH,而C4 植物需消耗5个ATP和2个NADPH。但实际上C4 植物的表观量子 产额常高于C3植物,这是由于C3植物存在光呼吸的缘故。
光强—光合曲线分析
在光强-光合曲线中不同阶段, 光合速率与光强的关系及受控 因素不同。 产生光饱和现象的原因： A.比例阶段 （1）CO2扩散速率(受CO2浓度影响)； B.过渡阶段 （2）CO2固定速率(受羧化酶活性 和RuBP再生速率影响)； （3）光合单位周转速率(单位时间 内光合单位进行光反应的次数)；
2.CO2 补偿点 3.光呼吸
4.耐旱性
(二)生理特点
1.碳同 化途径 2.CO2 补偿点 C3植物固定CO2的酶是Rubisco, C4途径固定 CO2的酶是PEP羧化酶。两种酶对CO2的亲和力 差异很大。PEP羧化酶对CO2的Km值是7μmol, Rubisco的Km值是450μmol。所以，C4植物的 CO2补偿点比C3植物低,。因此，C4 植物又称为 低CO2补偿点植物。