第三章光合作用35

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高中生物第3章植物的光合作用

2.光合电子传递体的组成与功能
PSⅡ，质醌，Cytb６/f复合体，PSⅠ复合体
（1）PSⅡ
①.PSⅡ中的电子传递
②PSⅡ的水裂解放氧
离体叶绿体，在光下有氢受体存在时，所进行的分解水并放出氧气的反应，称为希尔反应(Hill reaction)。
2H2O O2+4H++4e-
3.电子传递的类型
(1)非环式电子传递指水中的电子经PSⅡ和PSⅠ一直传到NADP＋的电子传递。
(2)环式电子传递指PSⅠ中电子传给Fd,再到Cytb6/f复合体,然后经PC返回PSⅠ的电子传递。
(3)假环式电子传递指水中的电子经PSⅡ和PSⅠ传给Fd后不交给NADP＋而传给O2的电子传递。氧作为电子受体的反应叫做Mehler反应。
（二）、光合磷酸化
利用贮存在跨类囊体膜的质子梯度的光能把ADP和无机磷合成为ATP的过程，称为光合磷酸化。
在电子显微镜下：叶绿体膜（外膜和内膜）；基质；类囊体（grana：）基粒类囊体，基质类囊体。
光合作用的能量转换功能是在类囊体膜上进行的，所以类囊体膜亦称为光合膜。
（二）叶绿体的成分
叶绿体约含75%的水分。
在干物质中，蛋白质、脂类、色素、矿质元素、核苷酸
叶绿体是进行光合作用的主要场所，许多反应都要有酶参与.
（一）卡尔文循环
这个途径的二氧化碳固定最初产物是一种三碳化合物，故又称为C3途径
大致可分为三个阶段，
1、羧化阶段3-磷酸甘油酸（PGA），这是卡尔文循环第1个稳定中，这就是碳水化合物。
3、更新阶段更新阶段是PGAld经过一系列的转变，再形成RuBP的过程。
二、原初反应（primary reaction）
原初反应包括光能的吸收传递与转换过程。

植物生理学考研复习资料第三章植物的光合作用

第四章植物的光合作用一、名词解释1．原初反应 2．磷光现象 3．荧光现象 4．红降现象 5．量子效率 6．量子需要量 7．爱默生效应 8．PQ穿梭 9．光合色素 10．光合作用 11．光合单位 12．作用中心色素 13．聚光色素 14．希尔反应 15．光合磷酸化 16．同化力 17．共振传递18．光抑制 19．光合“午睡”现象 20．光呼吸 21．光补偿点 22．CO2补偿点 23．光饱和点24．光能利用率 25．复种指数 26．光合速率 27．叶面积系数二、写出下列符号的中文名称1．ATP 2．BSC 3．CAM 4．CF1—CFo 5．Chl 6．CoI(NAD+) 7．CoⅡ(NADP+) 8．DM 9．EPR 10．Fd 11．Fe—S 12．FNR 13．Mal 14．NAR 15．OAA 16．PC 17．PEP 18．PEPCase 19．PGA 20．PGAld 21．P680 22．Pn 23．PQ 24．Pheo 25．PSI II 26．PCA 27．PSP 28．Q 29．RuBP 30．RubisC(RuBPC) 31．RubisCO(RuBPCO) 32．RuBPO 33．X 34． LHC三、填空题1．光合作用是一种氧化还原反应，在反应中被还原，被氧化。

2．叶绿体色素提取液在反射光下观察呈色，在透射光下观察呈色。

3．影响叶绿素生物合成的因素主要有、、和。

4．P700的原初电子供体是，原初电子受体是。

P680的原初电子供体是，原初电子受体是。

5．双光增益效应说明。

6．根据需光与否，笼统地把光合作用分为两个反应：和。

7．暗反应是在中进行的，由若干酶所催化的化学反应。

8．光反应是在进行的。

9．在光合电子传递中最终电子供体是，最终电子受体是。

10．进行光合作用的主要场所是。

11．光合作用的能量转换功能是在类囊体膜上进行的，所以类囊体亦称为。

12．早春寒潮过后，水稻秧苗变白，是与有关。

光合作用(讲义)(解析版)

浙教版八年级下册第三章第6节光合作用【知识点分析】一.光合作用的条件与产物1.植物光合作用的产物探究12.操作步骤与结论3.光合作用的场所与作用：光合作用发生在叶肉细胞的叶绿体中。

绿色植物利用光提供的能量，在叶绿体内合成淀粉等有机物，并把光能转化为化学能，储存在有机物中。

4.光合作用的产物探究25.结论：光合作用的产物还有氧气。

二.光合作用的原料1.实验探究是否需要二氧化碳2.结论：光合作用需要二氧化碳。

3.光合作用还需要水的参与。

三.光合作用的原理1.光合作用：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这能量的有机物，并释放氧气的过程。

2.反应式：3.光合作用的影响：一方面制造有机物并释放氧气，另一方面把光能转化为化学能。

四.光合作用和呼吸作用的关系1.思维导图2.相互关系：植物通过光合作用把二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气，动植物均可进行呼吸作用把有机物氧化分解为二氧化碳和水，并释放能量供生命活动利用。

光合作用和呼吸作用既相互对立又相互依赖，他们共同存在于统一的有机体--植物中。

【例题分析】一、选择题1．在做“绿叶在光下制造有机物”的实验过程中，有如图所示的实验环节，（提示：1标准大气压下，酒精的沸点是78℃）以下对该环节的描述不正确．．．的是（）A．大烧杯中装有水，小烧杯中装有酒精B．该环节结束后叶片变成黄白色C．酒精的作用是溶解叶绿素D．持续加热小烧杯中的温度会达到100℃【答案】D【解析】A．酒精能溶解叶绿素，而且酒精是易燃、易挥发的物质，直接加热容易引起燃烧发生危险。

使用水对酒精进行加热，起到控温作用，以免酒精燃烧发生危险。

因此小烧杯中装的是酒精，大烧杯中装的是清水，正确。

B．放在盛有酒精的小烧杯中隔水加热，使叶片中的叶绿素溶解到酒精中，叶片变成黄白色，正确。

C．酒精能溶解叶绿素，而且酒精是易燃、易挥发的物质，正确。

D．大烧杯中的液体是水，该液体的沸点是100℃，这就保证了小烧杯中液体的温度不会超过100℃，因此隔水对酒精进行加热，能起到控温作用，以免酒精燃烧发生危险，错误。

第三章光合作用ppt课件

③基质
是叶绿体内的基础物质，由可溶性蛋白和其它代谢活跃物质组成，呈高度流动状态。
光合碳还原循环在基质中进行。
2．化学成分
叶绿体内主要成分是水分，约占叶绿体总重的75%。
在干物质里主要是蛋白质、色素、脂类、贮藏物质、灰分元素、核苷酸和醌。
二、光合色素及其性质
参与光合作用光能的吸收、传递或者引起原初光化学反应的各种色素，称为光合色素。
光合作用的本质是物质转变和能量转化的过程。
① 叶绿体膜由内膜和外膜两层膜组成，中间充满液体。
② 片层系统片层是由内膜形成的，每一个片层自身闭
合，成为一个扁平的囊，叫类囊体，类囊体垛叠在一起，形成了基粒。
基粒类囊体间质类囊体
类囊体膜又叫光合膜。色素分子与膜上的特殊蛋白结合，形成色素蛋白复合体，来完成能量的转换。
光反应阶段需要光才能进行的反应。类囊体膜暗反应阶段不需要光就可以进行的反应。基质
整个光合作用过程可以分为三个阶段：原初反应（进行光能的吸收、传递和转换的过程）、电子传递和光合磷酸化（此阶段电能转化为活跃的化学能）、碳同化（活跃的化学能转变为稳定的化学能）。
一、原初反应
光能被光合色素吸收，传递至作用中心，并发生光化学反应引起电荷分离，叫做原初反应。
包括三种类型：细菌光合作用绿色植物光合作用化能合成作用
一、光合作用的概念
绿色植物吸收光能，同化二氧化碳和水，制造有机物并释放氧气的过程，称为光合作用。
光合作用是一个氧化还原过程，这个过程有三个特点：水被氧化成分子态的氧；CO2被还原成碳水化合物；在这个过程中同时发生光能的吸收和储藏。
原料：谷氨酸、α-酮戊二酸
首先合成5-氨基酮戊酸（ALA），在一系列酶的作用下形成先形成叶绿素a，叶绿素a再转化为叶绿素b。

第3章光合作用-PPT资料106页

photo system I （PSI）：颗粒较小，主要分布在类囊体的非垛叠区。可被百草枯 (Paraquat)阻断电子传递。
photo system II （PSII）：颗粒较大，主要分布在类囊体的垛叠区。可被DCMU抑制。
2. 类囊体膜上的4个蛋白复合体
光系统II(PSII)复合物
组成：
PSII反应中心蛋白：D1D2
LHCII 放氧复合体（OEC）
作用：水的光解放氧，提供电子
其中：中心色素分子：P680 原初电子受体：Pheo 原初电子供体：Z(Tyr) 十几种多肽及QA，QB等传递体
放氧本质：氧化还原反应
Hill反应—离体叶绿体，加入电子受体(如Fe3+)，在
COOCH3 +(CH3COO)2Cu→
COOC20H39
C32H30ON4Cu
COOCH3 + 2CH3COOH
COOC20H39
铜代叶绿素，兰绿色
d) 叶绿素不溶于水，但溶于乙醇、乙醚、丙酮等有机溶剂，chla呈兰绿色，chlb呈黄绿色。
2)类胡萝卜素：
a)组成：胡萝卜素：C40H56，叶黄素：C40H56O2，后者是前者衍生的二元醇。
2）温度：温度影响酶活性。最适30℃，最低2~4℃，最高40℃。 3）矿质元素：
N、Mg (chl的组成成分)； Fe、Cu、Zn (chl合成的活化剂)； Mn 维持类囊体结构因缺乏矿质元素而影响chl合成，导致缺绿症chlorosis
4）水：缺水影响chl，加速分解
§3 Process of photosynthesis--
Chapter 3 Photosynthesis
§1 光合作用及其重要性

中国科学院大学植物生理学课件：第三章植物的光合作用

类胡萝卜素
• 类胡萝卜素(carotenoid)是由8个异戊二烯形成的四萜，含有一系列的共轭双键，分子的两端各有一个不饱和的取代的环己烯，也即紫罗兰酮环(图)，它们不溶于水而溶于有机溶剂。类胡萝卜素包括胡萝卜素(carotene,C40H56O2) 和叶黄素(xanthophyll, C40H56O2)。前者呈橙黄色，后者呈黄色。胡萝卜素是不饱和的碳氢化合物，有α、β、γ三种同分异构体，其中以β 胡萝卜素在植物体内含量最多
绿色植物在吸收CO2的同时每年释放O2量约 5.35×1011吨，使大气中Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能维持在21％左右
• 光合作用每年向大气中释放5.53×1011吨O2是地球上氧气的来源，由于大气中O2的存在，其它需氧生物才能够在地球上产生，进化和发展。（其它需O2生物产生后，光合作用又担负了维持大气中O2和CO2相对平衡的任务。） • 目前，由于人类活动大量释放CO2，以及绿色植被减少，大气中 O2和CO2的平衡正在被打破。据记载: 1900年 300ppm
Wood Fibers Stored Carbohydrates Amino Acids Clothing Shelter Food
2．将光能转变成化学能
• 绿色植物在把CO2转化为有机物的过程中，把光能转化为化学能，贮存在有机物中，是人类和其它异养生物生命活动最终的能量来源，也为人类提供了其它能量。我们现在燃烧的植物材料，是现在光合作用的结果，燃烧的石油、天然气、煤是远古时代光合作用的结果。（1.65亿亿吨水升高1℃度，1.65×1014卡）
叶绿素分子含有一个卟啉环（porphyrin ring）的“头部”和一个叶绿醇(植醇， phytol)的“尾巴”。卟啉环由四个吡咯环与四个甲烯基(－CH＝)连接而成，它是各种叶绿素的共同基本结构。卟啉环的中央络合着一个镁原子，镁偏向带正电荷，而与其相联的氮原子则带负电荷，因而“头部”有极性，是亲水的。另外还有一个含羰基的同素环（含相同元素的环），其上一个羧基以酯键与甲醇相结合叶绿素a与b的分子式很相似，不同之处是叶绿素a比b

第三单元植物生长中的光合作用知识点汇总(人教版)

第三单元植物生长中的光合作用知识点汇
总(人教版)
光合作用的定义
光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的过程。

光合作用的反应方程式
光合作用的反应方程式为：光能+ 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2。

光合作用的过程
光合作用包括光能的吸收、光合色素的光能转换、光合电子传递和化学反应等过程。

叶绿素的作用
叶绿素是光合作用中的主要色素，它能够吸收光能，并将其转化为化学能。

光合作用的影响因素
光合作用的速率受到光强度、温度和二氧化碳浓度的影响。

光合作用的产物
光合作用产生的主要产物是葡萄糖和氧气，葡萄糖被植物用于生长和代谢，而氧气则释放到大气中。

光合作用在生态系统中的作用
光合作用是生态系统中能量流的起点，为其他生物提供能量和有机物质。

光合作用与人类的关系
光合作用产生的氧气为人类提供呼吸所需的氧气，同时植物的有机物也是人类的食物来源。

以上是第三单元植物生长中的光合作用知识点的简要汇总。

第三章植物的光合作用

第三章植物的光合作用一、名词解释1. 光合作用2. 荧光现象3. 原初反应4. 同化力5. Hill 反应6. 红降现象7. 爱默生效应8. PQ 穿梭9. 聚光（天线）色素10. 光合磷酸化11. C3植物12. C4植物13. 光呼吸14. 温室效应15. 光饱和点16. 光补偿点17. 代谢源18. 代谢库二、填空题1. 根据功能的不同叶绿体色素可以分为 ______________ 和 _____________ 两大类。

2. 叶绿素从第一单线态回到基态所放出的光称为 _________ ，从第一三线态回到基态所放出的光称为 ________ 。

3.C3植物、C4植物和CAM 植物所共有的CO2受体是 ___________ 。

4.PSI 为 ______ 波光反应，其主要特征是 ______ 。

5. 维持植物正常的生长所需的最低日照强度应 ______ 于光补偿点。

6. 叶绿体色素吸收光能后，其光能主要以_____ 方式在色素分子之间传递。

在传递过程中，其波长逐渐_____ ，能量逐渐 _____。

7. 植物体内的有机物是通过 ______ 进行长距离运输的，其中含量最高的有机物是______ 。

8.______ 现象和 ______ 证明了光合作用可能包括两个光系统。

9.PSII ______ 波光反应，其主要特征是 ______ 。

10. 影响韧皮部运输的主要环境因素是_____ 和_____ （举主要 2 种）。

11.CAM 植物，夜间其液泡的 pH_____ ，这是由于积累了大量 _____引起的。

12.PSI 中，电子的原初供体是_____ ，电子原初受体是_____ 。

13. 在光合链中，电子的最终供体是_____ ，电子最终受体是_____ 。

14. 光合链上的 PC ，中文叫_____ ，它是通过元素_____ 的变价来传递电子的。

15. 筛管汁液中，阳离子以_____ 最多，阴离子以_____ 为主。

七年级(初一)生物生物第3章植物的光合作用

第三节光合作用过程（Ⅰ）：光的吸收
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)

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

41
(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

第三章光合作用

第三章光合作用第三章光合作用习题一、名词解释光合作用：绿色植物利用太阳光能，将二氧化碳和水合成有机物质，并释放氧气的过程。

原初反应：指的是光能的吸收、传递与转换过程，完成了光能向电能的转变，实质是由光所引起的氧化还原过程。

天线色素：又称聚光色素，没有光化学活性，将所吸收的光有效地集中到作用中心色素分子，包括99% 的叶绿素a ，全部叶绿素b ，全部胡萝卜素和叶黄素。

反应中心色素分子：既能吸收光能又具有化学活性，能引起光化学反应的特殊状态的叶绿素 a 分子，包括P 700 和P 680 。

光合作用单位：是指完成1 分子CO2的同化或1分子O2 的释放，所需的光合色素分子的数目，大约是2400 个光合色素分子。

但就传递 1 个电子而言，光合作用单位是600 ，就吸收 1 个光量子而言，光合作用单位是300 。

红降现象：当光波大于680 nm ，虽然仍被叶绿素大量吸收，但光合效率急剧下降，这种在长波红光下光合效率下降的现象，称为红降现象。

光合效率：（量子产额）又称量子产额或量子效率，是光合作用中光的利用效率，即吸收1 个光量子所同化二氧化碳或放出氧分子的数量。

量子需要量：同化1分子CO2 或释放1 分子O2 需要的光量子数。

爱默生效应：（双光增益效应）如果在长波红光照射时，再加上波长较短的红光（650~670nm ）照射，光合效率增高，比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高，这种现象称为双光增益效应或爱默生效应。

希尔反应及希尔氧化剂：在有适当的电子受体存在的条件下，离体的叶绿体在光下使水分解，有氧的释放和电子受体的还原，这一过程是Hill 在1937 年发现的，故称Hill 反应，在希尔反应中接受氢的受体称希尔氧化剂。

P 700 是PSI 的反应中心色素分子，即原初电子供体，是由两个叶绿素a 分子组成的二聚体。

这里P 代表色素，700 则代表P 氧化时其吸收光谱中变化最大的波长位置是近700nm 处，也即用氧化态吸收光谱与还原态吸收光谱间的最大处的波长位置来作为反应中心色素的标志。

植物生理学第三章_植物光合作用

植物生理学第三章_植物光合作用植物光合作用是植物生理学中非常重要的一个过程，是植物通过光能合成有机物的过程。

光合作用发生在植物叶绿体中，可以分为光依赖反应和暗反应两个阶段。

第一阶段是光依赖反应，也称为光能转化反应。

在这一阶段，植物叶绿体中的叶绿素捕获光能，将其转化为化学能。

植物叶绿素主要吸收蓝光和红光，在吸收光能的过程中，电子跃迁激发到较高的能级，形成激发态的植物叶绿素。

在光系统II中，激发态的叶绿素通过光解水作用释放电子，产生氧气和高能电子。

这些电子被传递到光系统I中，通过电子传递链的过程产生足够的能量。

在这个过程中，氧气通过植物的气孔释放到外界，为植物提供氧气。

第二阶段是暗反应，也称为光独立反应。

在这一阶段，植物利用光能转化的化学能合成有机物，主要是葡萄糖。

这个过程发生在植物叶绿体中的光合体内。

在暗反应中，植物通过卡尔文循环合成葡萄糖。

该循环包括三个主要阶段：固定CO2、还原和再生。

首先，植物将甲酸与二氧化碳反应，生成六碳分子，并通过还原过程将其分解成两个三碳分子。

然后，这些三碳分子在还原过程中转化为葡萄糖，并重新生成甲酸。

整个循环循环进行，不断合成葡萄糖。

在这个过程中，植物通过暗反应中的化学反应将光能转化为化学能，并将其储存为有机物。

这些有机物可以被植物利用为能量和营养物质，也可以用于生长和发育。

总的来说，植物光合作用是植物生理学中的重要过程，通过光能转化产生化学能，并将其转化为有机物。

这个过程不仅为植物提供了能量和营养物质，也为维持地球生态系统的平衡起到了重要的作用。

了解和深入研究植物光合作用对于理解植物生长和发育，以及生态环境变化的影响具有重要意义。

植物生理学：第三章植物的光合作用

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.

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光强
需光特性在农业生产中的应用
光补偿点和光饱和点是植物需光特性的两个特征参数, 光补偿点低的植物利用弱光的能力强，较耐荫；光饱和点高，则利用强光的能力强，较耐强光。
生产上，可以根据植物需光特性来进行间作套种。把LCP 和LSP高的作物与LCP和LSP低的植物相互搭配进行间作套种, 如玉米与大豆套种。还可以根据作物的需光特性确定合理的叶面积系数（Leave Area Index，LAI）。
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
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
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。
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；
（3）提高光合能力；
（4）光呼吸；指三种叶黄素组分依光照条件的变化而发生的相互转化过程。（5）叶黄素循环
表3－3 光呼吸与暗呼吸的区别
光呼吸
底物在光下由Rubisco加氧反应形成的乙醇酸,底物是新形成的。
暗呼吸
可以是碳水化合物,脂肪或蛋白质, 但最常见的底物是葡萄糖。底物可以是新形成的, 也可以是贮存物。糖酵解,三羧酸循环,磷酸戊糖途径在所有活细胞的细胞质和线粒体中进行。
代谢途径乙醇酸代谢途径,或称C2 途径
影响光合作用的因素
一、内部因素对光合作用的影响
(一)叶龄嫩叶光合速率很低。当叶片伸展至叶面积最大和叶厚度最大时, 光合速率达最大值。通常将叶片充分展开后光合速率维持较高水平的时期, 称为叶片功能期, 处于功能期的叶叫功能叶。随着叶片衰老, 光合速率下降。
靠腹面的是栅栏组织细胞, 靠背面的是海绵组织细胞。叶腹面的光合速率要高于叶背面。
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 C 4 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。 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)；产生光饱和现象的原因：
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
4.从碳素同化角度看,光呼吸往往将光合作用固定的2040%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 C 3 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。
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
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 CO2 浓度的反应
在O2浓度1-100%范围内,光呼吸随氧浓度提高而增强, 高浓度的CO2抑制光呼吸。
O2和CO2浓度对暗呼吸无明显影响。
一、光呼吸产生的原因
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。
四、光呼吸的生理功能
(1)回收碳素，维持 C 3 光合碳循环的运转。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。
(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)。
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。
（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。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。•光呼吸消除乙醇酸的代谢, 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。 (4)消除乙醇酸
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。
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。
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
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。
利用植物的需光特性确定合理的叶面积系数（leaf area index, LAI）
LAI=单位土地面积上的叶面积 Nhomakorabea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。
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 B.过渡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。
(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
(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
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。
所以，作物的需光特征参数是合理密植的理论基础。
1.光强（light） (2)强光伤害－光抑制
由于光照过强而引起光合机构损伤和光合速率下降的现象叫做光合作用的光抑制 ( 简称光抑制 )。光抑制产生的原因一般认为主要是光系统Ⅱ反应中心破坏所致。当光照过强时：（1）光反应的速度很快，产生过量的NADPH；（2）CO2浓度往往很低, 暗反应较慢；这样，造成光、暗反应失调，光反应中形成的同化力过剩。（1）因NADP＋不足，电子传递给 O2, 形成超氧阴离子自由基(O2- )；（2）还原态电子的积累, 促使形成三线态叶绿素(chlT), chlT与分子氧反应生成单线态氧(1O2)。O2- 和 1O 的氧化能力很强, 对叶绿素、蛋 2 白质和细胞膜脂等均有破坏作用

第三章 光合作用35

高中生物 第3章植物的光合作用

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