4 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。
植物生理学—光合作用4
羧化阶段 carboxylation
还原阶段 reduction
再生阶段 regeneration
1. 羧化阶段：
也称CO2 的固定，即通过羧化反应将游离的 CO2 固定在有机物上。
* CO2 的受体是：RuBP
（2）NAD-苹果酸酶型（NAD-ME型）线粒体脱羧
（3）PEP羧激酶型（PCK型）细胞质脱羧
3、Calvin循环与PEP再生
Mal或Asp从叶肉细胞运送到维管束鞘细胞后， 脱羧放出CO2，在鞘细胞叶绿体中经Calvin循环 固定还原为碳水化合物。
C4- 二羧酸脱羧后产生的C3酸（丙酮酸或丙氨酸）
* 催化的酶是：RuBPCase（Rubisco）
* 第一个稳定性产物：
3-磷酸甘油酸，PGA（C3化合物）
1. 羧化阶段
CO2还原为三碳化合物
2. 还原阶段
将PGA还原成磷酸甘油醛（GAP） ——三碳糖。 该阶段要消耗同化力——ATP和NADPH+H+
DPGA
GAP
GAP可能通过叶绿体内膜上的“磷酸运转器” ，运到细胞质 中去合成蔗糖，也可以在叶绿体的间质中合成淀粉，暂时积累。
5. 叶绿体内反应
•甘油酸在叶绿体内经甘油酸激酶催化形成 PGA，参与到C3途径，补充RuBP。
光呼 吸代 谢途 径及 其在
细胞
中的 定位
三、光呼吸的意义
光呼吸的特点 （1）三种细胞器协同完成，不经过呼吸电子传递链， 能量以热能形式放出，同时还要消耗ATP，是一 个耗费能量的过程，而非释放能量； （2）整个氧化过程中，吸收O2 发生在叶绿体和过氧 化物体，放出CO2在线粒体； （3）光呼吸是一个消耗物质的过程，消耗了光合作 用CO2固定量的1/4，甚至一半。 对于这种能量和物质的浪费行为是否有意义？ 而且产生的NH3也必须立即用于合成Glu，以 免积累造成毒害。
光合作用各阶段反应式
光合作用各阶段反应式光合作用是植物和一些原核生物的重要生命过程，它通过吸收太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质，并释放出氧气。
光合作用可以分为光能吸收、光合电子传递、光化学反应和碳同化四个阶段。
下面将分别介绍这四个阶段的反应式及其过程。
一、光能吸收阶段：光能吸收是光合作用的第一步，它发生在植物的叶绿素分子中。
叶绿素是植物中负责吸收光能的主要色素，它能够吸收太阳光中的光子。
在光能吸收阶段，光子被吸收后，叶绿素分子中的电子被激发，从基态跃迁到激发态。
光能吸收反应式：光子 + 叶绿素→ 激发态叶绿素二、光合电子传递阶段：光合电子传递是光合作用的第二步，它发生在叶绿体的光合膜中。
在这一阶段，激发态叶绿素分子中的电子经过一系列传递过程，最终被传递到反应中心复合物。
在光合电子传递过程中，光能被转化为电能，并产生了一系列的还原剂和氧化剂。
光合电子传递反应式：激发态叶绿素→ 反应中心复合物三、光化学反应阶段：光化学反应是光合作用的第三步，它发生在反应中心复合物中。
在这一阶段，光能被用来驱动化学反应，将氧化剂还原为还原剂。
其中最重要的反应是光解水反应，它将水分子分解为氧气和电子。
光化学反应反应式：光+ H2O → O2 + 2H+ + 2e-四、碳同化阶段：碳同化是光合作用的最后一步，它发生在植物的叶绿体中。
在这一阶段，植物利用光合产生的还原剂和二氧化碳进行化学反应，产生有机物质，如葡萄糖。
这个过程被称为光合碳同化。
碳同化反应式：CO2 + 2H+ + 2e- → (CH2O) + H2O光合作用是植物生长和发育的基础，也是地球上维持生命的重要过程之一。
通过光合作用，植物能够将太阳能转化为化学能，并将二氧化碳转化为有机物质，为其他生物提供能量和有机物质。
同时，光合作用还能够释放出氧气，维持大气中的氧气含量，保持地球生态平衡。
总结：光合作用包括光能吸收、光合电子传递、光化学反应和碳同化四个阶段。
在光能吸收阶段，光子被叶绿素吸收，激发叶绿素分子中的电子。
第四节——光合作用(共21张PPT)
光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）；
呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）
曝光
蓝色
遮光
无变化
结论：绿色叶片中光合作用中产生了淀粉
实验五 1880年 恩格尔曼实验
ATP的水解:ATP ADP+Pi+能量
HNO2
HNO3+能量
暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。
4、下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（
2C3
（CH2O）
1648年 海尔蒙特实验
[H]和ATP
三、化能合成作用
—— 能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所 释放的能量来制造有机物的合成作用
硝化细菌的化能合成：
NH硝3化细菌 HNO2+能量
HNO硝2 化细菌
自养生物 HNO3+能量
6CO2+6H2O 能量 2C6H12O6+ 6O2
比较光合作用、呼吸作用
光合作用
场所
叶绿体
条件
光
①CO2的固定：
酶
CO2+C5
2C3
②C3的还原：
2C3
[
H
]
A 酶
T
（P CH2O）
能量转换 光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→
有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供了[H]和ATP； 暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。
1、光合作用的过程包括光反应和暗反应。光反应
能够为暗反应提供的物质是（ ）A
糖类等有机物中稳定化学能
光反应能够为暗反应提供的物质是（ ）
CO2+C5
第四章 光合作用
第四章光合作用按照热力学第二定律，一个系统中的自发过程总是朝着熵值不断增大的方向进行，如果将生物体当作一个系统，生物体的生长发育过程却是一个从无序到有序或者说是一个有序性增加的过程，这似乎与热力学第二定律相悖，这一问题曾长期困惑着生物学家和物理学家。
但在这里，他们忽略了一个基本问题，即生命体不是一个孤立系统，它是在不断地同外界进行物质和能量交换，生物体维持其有序性或生长发育是以不断消耗能量为代价的，就象制冰机要将液态水变成更为有序的固态冰，需不断消耗电能一样。
一、生物体的获能方式按热力学第一定律，生物体不能自己创造能量，只能从外界获取能量。
交总体说来，生物体获取能量，有两种方式：1、自养型生物（如植物和行光合作用的藻类）：利用光合作用将和转化成有机化合物，（如糖、脂肪、蛋白质等），将光能转化为化学能供机体选用。
这类生物在生态系统中是生产者。
+ + —→有机物（糖、脂肪、蛋白质等）（化学能）2、异养生物（动物和绝大多数微生物）：从自养生物那里获取有机物，依靠有机物的分解获取能量，这类生物在生态系统中是消费者。
因此，从整个物质世界的角度来看，生物体及生命过程只不过是一种物质和能量的转换机构和转换过程而已。
对活的生物体而言，其所需的能量归根结底来自太阳能，光合作用是将太阳能转换成生物能的一种途径。
二、生命体的能量通货——ATP生物体并不能直接利用有物中的化学能，而是首先需要将有机化合物分解，将其中的化学能转移到ATP分子中，再由ATP分解释放能量提供给需能过程。
（如神经冲动的传导与神经纤维膜内外的NA.K+分布不均形成的电位有关.这一电位差由分解ATP的NA.K+泵来完成.）所以，ATP是细胞（生物体）的能量通货。
1、ATP的分子结构：ATP：腺苷酸呤核苷三磷酸（O2腺苷三磷酸，O2三磷酸腺苷）特点：ATP不稳定，含有两个高能磷酚键（），水解时断裂放出能量：ATP + H2O →ATP + H2O →2、生物体内化学能的利用生物体摄取的有机物，在酶的催化作用下，氧化分解，将贮存其中的化学能的自由能的形式释放，释放出的自由能一部分使熵值增加，一部分以热能形式散发或维持体温；一部分用于促进ADP与P结合生成ADP以高能磷酸酯键的形式贮存在ATP中。
生物光合作用知识点
生物光合作用知识点1.光合作用的化学方程式：光合作用的化学方程式可以表示为：6CO2+12H2O+光能→C6H12O6+6O2+6H2O。
这个方程式描述了光合作用中的两个主要过程，光反应和暗反应。
2.光反应：光反应发生在叶绿体内的“光合体”中。
在光反应中，光能被吸收，并转化为高能化学物质ATP和NADPH。
光能被叶绿素吸收后，电子从叶绿素分子被激发并传递给电子传递链，最终产生ATP和NADPH。
在此过程中，水分子也被分解，产生氧气作为副产品释放到空气中。
3.暗反应：暗反应发生在叶绿体中的基质内。
在暗反应中，ATP和NADPH提供能量和电子，将二氧化碳转化为有机物质，最常见的是葡萄糖。
暗反应中最重要的过程是碳同化，通过鲍斯-卡尔文循环进行。
暗反应的终产物为三碳糖（三磷酸甘油），它可以进一步合成葡萄糖。
4.光合色素：光合色素包括叶绿素、类胡萝卜素和蓝藻素等。
其中叶绿素是最重要的光合色素，它的主要作用是吸收光能。
叶绿素分子的结构使其能够吸收可见光中的蓝色和红色光，而反射绿色光，因此植物的叶子呈现出绿色。
5.光合作用的条件：光合作用需要适宜的光照、温度和二氧化碳浓度等条件。
光照是光合作用发生的关键因素，光照强度过强或过弱都会抑制光合作用。
适宜的温度范围也能提高光合作用效率，但过高的温度会破坏蛋白质结构，导致光合作用受阻。
6.光合作用的调节：植物对光照强度和二氧化碳浓度的变化有自我调节机制。
当光照强度较强时，植物会关闭气孔，减少水分蒸发和二氧化碳流失，以避免过度脱水。
当二氧化碳浓度较低时，植物会加大二氧化碳的吸收和浓缩，以增加光合作用的效率。
7.生物光合作用的意义：生物光合作用是地球上维持生命的重要过程之一、通过光合作用，植物可以将太阳能转化为化学能，并将二氧化碳转化为有机物，维持了生态系统中的能量流。
光合作用还产生氧气，维持了大气中的氧气含量，为动物呼吸提供了必要的氧气。
总结起来，生物光合作用是一种利用光能将二氧化碳和水合成有机物质的过程。
光合作用【4】光合作用的影响因素
A
**
达到最大光合速率所需的最小** ，称为**饱和点。
四、光合作用强度的影响因素 3.温度
温度是通过影响光__合__作__用__有_关__酶__的__活__性_而影响光合作用速率 的。
必修1P85
四、光合作用强度的影响因素
缺Mg 则下方两条色素带 颜色更浅 更窄
4.必需矿质元素
Mg:叶绿素的重要组成成分。
是)限制因变量的因素。
②若改变因素乙，因变 量____(改变/不变)
O
∴此时，因素乙___(是/
不是)限制因变量的因素。
因素乙，条件1
因素乙，条件2
因素乙，条件3
因素甲饱和点
AB
因素甲
曲线分析：P点：限制光合速率的因素应为__横___坐标所表 示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：___横___坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因 子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
N：是各种酶以及NADPH和ATP的重要组成成分，叶绿素中也有 N元素。
P：是叶绿体膜、NADPH和ATP的重要组成成分。
K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程 中起作用。
【训练5】3.[2011全国卷]番茄幼苗在缺镁的培养液中培养 一段时间后，与对照相比，其叶片光合作用强度下降，原 因是 B
探究CO2浓度光合作用强度的影响
实验结论 光
合 速 率
CO2饱和点
B
CO2浓度
在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而增大，但当 CO2浓度增加到一定数值后，光合作用速率不在增加。B 点表示CO2饱和点。
饱和点
光 合 速 率
CO2饱和点——CO2浓度 光饱和点——光照强度 饱和点位于横坐标上
光合作用4个化学方程式分别是什么
光合作用4个化学方程式分别是什么
一、光合作用的捕获光能方程式
日光+6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2
光能捕获是光合作用的第一步，在这一步中，日光被植物叶片上的受光细胞捕获，并转化为化学能量，然后在叶片细胞中进行光合作用。
由于光能捕获的反应是由日光、二氧化碳和水三者参与的，所以光能捕获的具体化学反应方程式如上所示：日光+6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2，它是一个复合反应，由多个个单一反应连接而成，它描述了六个分子的氧化还原反应。
二、光合作用的光化学第一步反应方程式
2H2O+2NADP+→4e-+O2+2NADPH
此外，光合作用还包括光化学反应，即利用太阳能将水分解，形成电子、氧气和碳水。
从以上描述中可以看出，这一步骤是由水分解而形成的化学反应。
具体的反应方程式为：2H2O+2NADP+→4e-+O2+2NADPH，它描述了一系列的氧化还原反应，即水分解的统一反应。
其中，NADP+和NADPH 分别是辅酶和质子载体，它们分别在氧化还原反应中扮演了非常关键的角色。
三、光合作用的光化学第二步反应方程式
2ATP+2NADPH+2H+→2ADP+2NADP++4e-+H2O
在光化学第一步反应中，由于水分解而产生的电子激发了光合作用，但电子仅仅只是在光合作用的第一步，由于它们是光能的受体，仅仅能够激活光合作用，而不能够储存起来。
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
植物生理学 4.光合作用
组成：由核心复合体、 PS ΙΙ捕光复合体和放氧复合体 （OEC)组成。
核心复合体：由6种多肽组成。 其反应中心=Tyr+P680+pheo
捕光复合体：LHCΙΙ
放氧复合体:OEC，位于PS ΙΙ的类囊体膜腔表面，
由多肽和与放氧有关的锰复合体、氯和钙离子组
成。水在光照下经过PS ΙΙ的作用，发生水裂解，
（二）光系统
1 红降现象：
2 双光增益效应（爱默生效应）： 3 光系统：光系统Ι (PS Ι )、光系统ΙΙ (PS ΙΙ ) PS I 为小颗粒，存在于基质片层和基粒片层的非垛叠区。 组成：反应中心P700、电子受体和PS Ι 捕光复合体三
部分组成。 光反应：适合长光波反应。
PS ΙΙ
其颗粒较大，受敌草隆抑制。存在于基粒片层的垛叠区。
（二）叶绿体的结构
叶绿体膜 外膜：透性大 内膜：透性小，主要控制物质进出的屏障。
组成：主要为可溶性蛋白质（酶）和其它代谢活跃的
基质
物质，呈高度流动性状态，具有固定二氧化碳
（间质）
的能力。（光合作用的暗反应即淀粉的形成与
贮存是在此进行的 。）
嗜饿颗粒（滴）（脂滴）：是一类易与饿酸结合的颗
粒，其主要成分是亲脂性的醌类物质。功能是：
叶绿素a/叶绿素b=3/1 叶黄素/胡萝素=2/1
2 红色： 气温、可溶性糖、花色素（红色）
3 黄色：
叶绿素受破坏
光反应：在光下， 1 原初反应（指对光能的吸收、传递和转
在叶绿体的类囊
换的过程。）
体膜上进行的， 由光所引起的光
光 化学反应。实质
光能 原初反应
电能（电子）
（光量子）
2 电子传递和光合磷酸化（指把原初反应
高中生物必修一第五章第4节光合作用(知识点+练习)
五、光合作用◎光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程。
1．发现2、场所双层膜叶绿体 基质 ：DNA ，多种酶、核糖体等 基粒 多个类囊体（片层）堆叠而成胡萝卜素（橙黄色）1/3类胡萝卜素 叶黄素（黄色） 2/3 吸蓝紫光色素 （1/4） 叶绿素A （蓝绿色）3/4叶绿素 吸红光和蓝紫光（3/4） 叶绿素B （黄绿色）1/43．过程 ◎ 光合作用的实质通过光反应把光能转变成活跃的化学能，通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物，同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。
4、光合作用的意义①制造有机物，实现物质转变，将CO 2和H 2O 合成有机物，转化并储存太阳能； ②调节大气中的O 2和CO 2含量保持相对稳定； ③生物生命活动所需能量的最终来源； 注：光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
5、影响光合作用速率的因素及其在生产上的应用光合速率是光合作用强度的指标，它是指单位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率。
影响因素包括植物自身内部的因素，如处在不同生育期等，以及多种外部因素。
(1)单因子对光合作用速率影响的分析①光照强度(如图所示)曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。
AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度=细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长)。
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，称C点为光饱和点。
应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。
间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。
②光照面积(如图所示)曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用叶面积的饱和点。
高中生物知识点：光合作用
高中生物知识点：光合作用
1. 光合作用的定义
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过程。
它是地球生物圈中最为重要的能量转化过程之一。
2. 光合作用的反应方程式
光合作用的反应方程式如下：
光合作用：6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2
该方程式表示，光合作用将光能转化为葡萄糖（C6H12O6）和氧气（O2），同时消耗二氧化碳（CO2）和水（H2O）。
3. 光合作用的过程
光合作用可以分为光能捕捉和光化学反应两个阶段。
光能捕捉阶段
光能捕捉阶段发生在叶绿素分子中的光合色素复合物中。
在这个阶段中，叶绿素分子吸收光能并将其转化为化学能，进而激发电子。
光化学反应阶段
光化学反应阶段发生在叶绿体中的光合体系中。
在这个阶段中，激发的电子经过光合色素分子间的传递，最终用于还原NADP+和
生成ATP。
4. 光合作用的条件
光合作用需要一定的条件才能正常进行：
- 光能：光合作用依赖于阳光提供的光能，因此只能在光照充
足的环境中进行。
- 光合色素：植物细胞内的叶绿素是光合作用的关键色素，它
能够吸收光能并驱动光合作用的进行。
- 二氧化碳和水：光合作用需要二氧化碳和水作为反应物质。
二氧化碳在植物叶片的气孔中进入叶绿体，水则从植物根部吸收，
并通过管道输送到叶绿体中。
光合作用的条件和产物
光合作用的条件和产物
光合作用是植物和一些原核生物（如蓝藻）利用光能将二氧化碳和水转化为有机物（如葡萄糖）的过程。
下面我将从条件和产物两个方面来回答你的问题。
条件：
1. 光能，光合作用需要光能作为驱动力。
植物中的叶绿素能够吸收太阳光中的光能，将其转化为化学能。
2. 光合色素，植物细胞中的叶绿素是光合作用的关键色素，能够吸收光能并转化为化学能。
3. 二氧化碳，光合作用需要二氧化碳作为碳源，通过光合作用将二氧化碳还原为有机物。
4. 水，水是光合作用的供氢源，通过光解水反应，水分子被分解为氧气和氢离子。
产物：
1. 氧气，光合作用的副产物之一是氧气，通过光解水反应释放出来。
氧气是我们呼吸所需的气体。
2. 有机物，光合作用的最终产物是有机物，主要以葡萄糖为代表。
植物将光能转化为化学能，用于合成有机物，如葡萄糖、淀粉和纤维素等。
除了上述的条件和产物，光合作用还受到其他因素的影响，如温度、光照强度和光照时间等。
温度过高或过低会影响酶的活性，从而影响光合作用的进行。
光照强度过高或过低也会影响光合作用的效率。
光照时间的长短也会影响光合作用的产物产量。
总结起来，光合作用的条件包括光能、光合色素、二氧化碳和水，产物包括氧气和有机物。
同时，温度、光照强度和光照时间等因素也会对光合作用产生影响。
希望以上回答能够满足你的需求。
第4节 光合作用
→ 糖类中稳定的化学能
联系：光反应为碳反应提供NADPH和ATP
观察植物叶片横截面图 1、叶绿体的分布有何特点？ 2、反应物水、二氧化碳从何而来？ 3、产物氧气、有机物去向何处？
导管
气孔
保卫细胞
气孔
五、环境因素影响光合速率
（一）光合速率（光合强度）
1、检测指标—— 一定量的植物单位时间 释放氧气量、消耗二氧化碳量、生成干物 质量。
丙酮——提取色素； 层析液——分离色素； 石英砂——使研磨充分； CaCO3——防止色素破坏
• 2、若将新鲜的菠菜绿叶换成黄化叶片，实验 结果会是怎样的？
只有胡萝卜素和叶黄素的色素带
思考题 • 3、为何将滤纸条一端剪成尖的？为何色素 线要画3次？为何色素线不能触及层析液？
防止滤纸的边缘毛细现象造成的色素带弯曲；
（四）温度对光合速率的影响
小资料
• 20世纪初期，布莱克曼（英）发现，在光 强度高时，光合强度在一定温度范围内随 温度的升高而增加，但在光强度低时，光 合强度似乎与温度无关。 • 据此推测：光合作用包括一个依赖于光的 反应和一个与光无关的反应。 • 该现象原因：温度对光反应影响不大。
（五）影响因素的综合作用
CO2
O2
能量
能量
食物
三、光合作用的发现
• 17世纪上半叶，海尔蒙特实验
结论：水是使植物增重的主要物质
1771年,(英)普里斯特利的实验
结论：植物可以更新空气
• 1779年，（荷）英格豪斯发现普利斯特利的实验 只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才 能更新空气。 • 1785年，由于发现了空气的组成，才明确绿叶在 光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。
3、间作、套种 ——增加光合作用面积
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
高中生物必修一第五章第四节光合作用(共47张PPT)
图一
图二
1、图二曲线和图一曲线有何不同，A、B、C三点的含义是什么？
A
AB
B
B点之后
光饱和点
光补偿点
阳生 阴生
若图中两条曲线分别代表阴生植物和阳生植物，请把 它们区分出来。
B 和 B′点都表示 CO2 饱和点。
应用：“正其行，通其风”，增施农家肥
3.温度对光合作用速率的影响
应 增大昼夜温差：
用
白天调到光合作用最适温度，夜晚适当降温，以降低作物细胞 呼吸，减少有机物的消耗，保证有机物的积累，促进作物生长。
水对光合速率的影响
夏季中午温度高 蒸腾作用强 叶片缺水
气孔关闭
结论： 植物可以更新空气
二、1779年英格豪斯（荷兰）实验
黑暗
光下
①普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功。 ②植物体只有绿叶才能更新空气。
一段时间后
结论：植物可 以更新空气
一段时间后
三、1785年，人们才明确绿叶在光下放出的是 氧气，吸收的是二氧化碳。
四、德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律 明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转 换成化学能储存起来。
ch光合作用中c3c5atph的含量变化h减少atp减少c3含量上升c5含量下降ch2o合成量减少光照强弱co2供应丌变光照丌变减少co2供应含量上升ch2o合成量减少h相对增加atp相对增加条件c3c5h和atpch2o合成量光照减弱co2供应不变光照增强co2供应不变光照不变增加co2供应光照不变减少co2供应减少减少增加增加增加增加增加增加增加增加减少减少减少减少减少减少增加增加减少减少减少减少增加增加减少减少减少减少增加增加增加增加hatp变化同步c3c5变化相反变化发生在短时间内后又建立新平衡
4. 光合作用的化学反应式是什么？
4. 光合作用的化学反应式是什么？一、关键信息1、光合作用的定义2、光合作用的场所3、参与光合作用的物质4、光合作用的阶段划分5、光合作用的化学反应式6、影响光合作用的因素二、光合作用概述11 光合作用是绿色植物及某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程。
12 它对于维持地球的生态平衡和生物的生存发展具有极其重要的意义。
三、光合作用的场所111 光合作用主要发生在植物的叶绿体中。
112 叶绿体具有特殊的结构，包括类囊体和基质，为光合作用提供了必要的条件。
四、参与光合作用的物质121 二氧化碳（CO₂）是光合作用的碳源。
122 水（H₂O）在光反应中被分解产生氧气和还原氢。
123 光能是驱动光合作用的动力。
124 叶绿体中的色素能够吸收和转化光能。
125 酶在光合作用的各个反应步骤中发挥催化作用。
五、光合作用的阶段划分131 光反应阶段1311 发生在类囊体膜上，光能被吸收转化为化学能。
1312 水在光的作用下分解为氧气和还原氢。
1313 形成 ATP，为暗反应提供能量。
132 暗反应阶段1321 发生在叶绿体基质中。
1322 利用光反应产生的 ATP 和还原氢，将二氧化碳固定并转化为有机物。
六、光合作用的化学反应式141 总反应式：6CO₂＋ 6H₂O → C₆H₁₂O₆＋ 6O₂142 光反应式：2H₂O → 4H⁺＋ 4e⁻＋ O₂；ADP ＋ Pi ＋光能→ ATP143 暗反应式：CO₂＋ C₅ → 2C₃；2C₃＋ 4H⁺＋ 4e⁻＋ ATP → （CH₂O）＋ C₅＋ ADP ＋ Pi七、影响光合作用的因素151 光照强度1511 光照强度直接影响光合作用的速率。
1512 在一定范围内，光合作用速率随光照强度增加而增加。
152 二氧化碳浓度1521 二氧化碳是光合作用的原料之一。
1522 增加二氧化碳浓度可以提高光合作用速率。
153 温度1531 温度影响酶的活性，从而影响光合作用。
4—光合作用
4—光合作用1. Calvin等人研究光合作用时进行了以下实验：在某种绿藻培养液中通入14CO2，再给予不同时间的光照后从培养液中提取并分析放射性物质。
以下分析正确的是A．在一定时间内光照时间越长，产生的放射性物质的种类越多B．光照时间越长，固定积累的三碳化合物越多C．无论光照时间长短，放射性物质都会分布在叶绿体的类囊体膜上D．只要给予光照，放射性就会出现在[H]中2.为研究某植物对盐的耐受性，进行了不同盐浓度对其最大光合速率、呼吸速率及根相对电导率影响的实验，结果见下表。
相关分析错误的是(相对电导率表示处理细胞与正常细胞渗出液体中的电解质含量之比，可反映细胞膜受损程度)A.低盐环境下，细胞中有机物积累量高于高盐组B.高盐环境可能破坏了生物膜结构导致电解质外渗C.高盐环境通过影响细胞吸水进而影响光合速率D.随着盐浓度的提高，细胞呼吸速率会持续增大3.下图曲线Ⅰ表示大豆在适宜温度、CO2浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。
在Y点时改变了某条件，形成曲线Ⅱ所示的变化。
下列分析不合理的是A.X→Y，光合作用速率受光照强度制约B.改变水分供应可引起曲线Ⅰ和Ⅱ差异C.Q点叶绿体基质中C5生成速率低于P点D. P点类囊体膜上生成ATP的速率高于Q点4．下列生物学研究中，应用同位素标记法能实现研究目的的是A．15N标记脱氧核苷酸，证明DNA的分子结构为规则的双螺旋B．35S标记蛋白质，证明DNA是一切生物的主要遗传物质C．18O标记CO2，观察光合作用吸收的CO2中O元素的去向D．3H标记胸腺嘧啶，证明通过转录过程合成RNA5．下列有关实验的叙述，正确的是A．将花生子叶细胞直接放在显微镜下观察，能见到多个橘黄色的脂肪颗粒B．纸层析法分离叶绿体色素，在滤纸条上扩散速度最慢的是叶绿素bC．探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性作用时，可用碘-碘化钾溶液作鉴定试剂D．观察植物细胞的质壁分离与复原，洋葱根尖分生区的细胞是实验的最佳材料6.某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如下图。
c4植物光合作用的过程
C4植物的光合作用过程可以分为两个主要步骤。
1. 在叶肉细胞的细胞质中，磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）在PEP 羧化酶的作用下，将大气中的CO2固定为草酰乙酸（OAA）。
这一步被称为C4途径的羧化阶段。
2. 草酰乙酸（OAA）被还原为C4酸（苹果酸或天冬氨酸），然后通过胞间连丝从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞。
在维管束鞘细胞中，C4酸脱羧释放出CO2，CO2随后参与到卡尔文循环中生成糖类。
这一步被称为C4途径的还原和脱羧阶段。
C4植物这种独特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵”。
以上信息仅供参考，如需获取更多详细信息，建议查阅植物学相关书籍。
实验四光合作用的希尔反应
思考题
解释叶绿体浓度和光照强度对希尔反应有何 影响？ 影响？ DCMu抑制希尔反应活性的机理何在？ 抑制希尔反应活性的机理何在？ 抑制希尔反应活性的机理何在
注意事项
3.照光时： 照光时： 照光时 照光前同时去掉黑纸，照光结束后先用黑纸包好， 照光前同时去掉黑纸，照光结束后先用黑纸包好，待测定 同时去掉黑纸 先用黑纸包好 OD值时去掉。 值时去掉。 值时去掉 切记不能将水溅到灯泡，以防灯泡爆炸。 切记不能将水溅到灯泡，以防灯泡爆炸。 不能将水溅到灯泡 4.比色： 比色： 比色 注意两次比色时的波长不同（ 注意两次比色时的波长不同（652nm &.600nm）。 波长不同 ）。
注意事项
1.提取叶绿体时： 1.提取叶绿体时： 提取叶绿体时 在低温条件(冰浴)下进行全过程操作； 低温条件(冰浴)下进行全过程操作； 条件 离心管需相互配平后才能离心； 离心管需相互配平后才能离心； 配平后才能离心 在两次离心时，第一次留上清液，第二次弃上清液； 在两次离心时，第一次留上清液，第二次弃上清液； 将沉淀悬浮均匀（用移液器吹） 将沉淀悬浮均匀（用移液器吹）后，放在冰浴中保存，待实 放在冰浴中保存， 验结束后方能弃掉。 验结束后方能弃掉。 2.加样过程中： 2.加样过程中： 加样过程中 试管一定要标号； 试管一定要标号； 标号 希尔反应的加样，加的不是丙酮稀释液，而是用提取液稀释 希尔反应的加样，加的不是丙酮稀释液，而是用提取液稀释 的叶绿体悬浮液； 叶绿体悬浮液；
将叶片5g去叶脉后剪碎放于预冷的研钵先加入5ml预冷的提取液研磨成匀浆再加5ml预冷的提取液混匀将所有的匀浆液用4层纱布过滤弃去杂质
实验四
光合作用的希尔反应
实验原理
希尔反应: 光 2H2O +2A 叶绿体 实验中用的氧化剂A是2,6－二氯靛酚（2,6－ D），是一种蓝色染料，接受电子和H+ 后被还原成 无色。在光下，叶绿体将2,6－D还原，从蓝色到无 色。通过测定其光密度的变化，可以表示叶绿体的 还原能力。 2AH2+O2
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1．叶绿素的吸收光谱：
吸收峰： 640－660nm红光
讨论：植物体内不同色素对光谱的选 430－450nm蓝紫光 择吸收有何生物学意义？
2．类胡萝卜素的吸收光谱 吸收峰：蓝紫光
（三）荧光现象和磷光现象
荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反
射光下呈血红色的现象。 磷光现象：处在三线态的叶绿素分子回至基
CAM植物 C3、CAM途径 叶肉细胞 CAM晚上， C3白天 光下RuBP、暗中 PEP
比较三类植物同化 CO . ，暗中 PGA 叶肉细胞OAA ，维 光下PGA 2的异同
管束鞘细胞PGA OAA
C3途径能，CAM途 径只能固定、转运 CO2。 晚上 能 C3途径能，C4途径 只能固定、转运 CO2。 白天
排列紧密，含叶绿体及 PEP羧化酶，与维管束 鞘细胞间有大量胞间连 丝
叶肉细胞
2．C4途径 (1)羧化 (2)转移 (3)脱羧与还原 (4)再生
3. C4途径的类型
4．C4途径的调节 （1）光的调节 （2）效应剂调节 （3）二价金属离子的调节
（三）景天科植物酸代谢（CAM途径） 1．CAM途径
特点：A．电子的传递是封闭的循环式电子流，
无氧气的释放和 NADPH的生成。
B．仅由PSI推动，无双光增益效应。
2. ATP合酶 3．光合磷酸化的机理：
化学渗透学说:在类囊体的电子传递体中，PQ 可传递电子和质子，光照引起水的裂解，水释放 的质子留在膜内侧，水释放的电子进入电子传递 体链中的PQ，PQ在接受水裂解传来的电子的同 时，又接受膜外侧传来的质子，PQ将质子排入 膜内侧，将电子传给PC，这样，膜内侧质子浓 度差和电位差，两者合称为质子动力，即为光合 磷酸化的动力。当H+沿着浓度梯度返回膜外侧时， 在ATP合酶催化下使ADP和Pi形成ATP。
2、避免损失过多有机碳
第五节 影响光合作用的因素 一、影响光合作用的外界条件
1．光补偿点时，植物体内能积累干物 光合速率：指每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳的毫克数或 质吗？为什么？植物正常生长所需的光照强 每秒每平方米叶面积吸收二氧化碳的微摩尔数表示。 度应是多少？ 2．温室栽培在光照不足时应注意降温， 真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率 （一）光照 其原因何在？ 1．光照强度
结构式：
作用：收集光能、光能转换
2．类胡萝卜素 结构式：胡萝卜素（橙黄色）：
叶黄素（黄色）：
化学性质：不饱和碳氢化合物，溶于有机溶剂。 作用：收集光能，防护光照伤害叶绿素
三、光合色素的光学特性*
（一）辐射的能量
1．光是电磁波
2．光是粒子流
一摩尔量子具有的能量：E=Lh•c/λ
（二）吸收光谱
光合磷酸化：利用贮存在跨膜类囊体膜的质子梯
度的光能，把无机磷和ADP转化为
ATP，形成高能磷酸键的过程。 1．光合磷酸化的类型 （1）非循环式光合磷酸化（non-cpp）
特点: A．电子的传递是开放式的，有氧气的释放
和NADPH的生成
B．由两个光系统推动，有双光增益效应。
（2）循环式光合磷酸化（cpp）
2.细胞色素b6f复合体:
(1)结构: 含2个Cytb6、一个Cytc 、
一个RieskeFe-S和两个醌氧化还原部位
(2)功能: 把PQH2中的电子传给PC,同时将质子
释放到类囊体腔,建立跨膜质子梯度,成
. 3．PSI (1)结构:反应中心P700 、电子受体、捕光复合体 （LHCI） (2)功能:将电子从PC传递给铁氧还蛋白
原电位高低的顺序排列在光合膜上，称 光合电子传递链，简称光合链。
3. 两个光系统的证明： 红降现象：在光波长于685nm时，虽然叶绿素 能大量吸收这种红光，但光合作用 的量子产额急剧下降，此现象叫红 降现象。 双光增益效应：指两种光波促进光合效率的现 象。
(二)电子传递和质子传递 1.PSII (1)PSII的结构：核心复合体 PSII捕光复合体（LHCII） 放氧复合体（OEC） (2)PSII的功能：利用光能氧化水和还原质体醌
2．CAM途径的调节 短期（昼夜）调节： 长期（季节）调节：
植物 比较 CO2固定、还原途径 CO2固定、还原场所 CO2固定、还原时间 CO2受体 主要CO2固定酶 CO2固定的最初产物
C3植物 C3途径 叶肉细胞 白天 RuBP RuBP羧 化酶
C4植物 C3、 C4途径 叶肉细胞、维管束 鞘细胞 白天 叶肉细胞PEP、维 管束鞘细胞RuBP
A 、 PSII的水裂解放氧
水裂解放氧：水在光照下经过PSII的作用，释
放氧气，产生电子，释放质子到
类囊体腔的过程。
2H2O 放氧机制 ： O2 + 4H+ + 4e－
水氧化钟模型：放氧复合体（ OEC）在每 次闪光后可以积聚1个正电荷，直至积累4个正电 荷，然后一次氧化2个水，从中获取4个电子。按 氧化程度（即带正电荷的多少），从低到高的顺 序，将不同状态的 OEC分别称为 S0、S1、S2、S3 、S4。每一次闪光将状态 S向前推进一步，直至 S4，然后S4从2个水中取得4个电子，并回到S0。 从水中释放的H＋进入类囊体腔中。 B 、 PSII中的电子传递
原初电子受体：直接接受反应中心色素分子传来 的电子的物质。 原初电子供体：直接将电子供给反应中心色素分 子的物质。
（二）光能的吸收和传递
吸收、传递光能Байду номын сангаас物质：聚光色素系统
传递方式：诱导共振
传递原则：能量总是沿着波长较长即能量水平较
低的方向传递。
（三）光化学反应 D•P •A
hv
D•P* •A
D•P •A
三、碳同化*
（一）卡尔文循环（光合环、C3途径、RPPP途径）
1．羧化阶段：RuBP＋CO2＋H2O 2．还原阶段： PGA
PGA激酶 ADP RuBPC
2PGA
DPGA
磷酸甘油醛脱氢酶 ＋ NADPH NADP
PGAId
ATP
3．更新阶段 PGAId在一系列酶的作用下，经C4、C5、C6、C7 糖，再形成RuBP。
被膜
外膜 内膜：控制代谢物进出叶绿体 结构：扁平囊状体，腔内为水溶液，膜是吸
叶绿体
类囊体
类型：
收、转换光能的场所。
基粒类囊体
间质类囊体
基质：二氧化碳固定、还原的场所
（二）成分：水、蛋白质、色素、脂类、矿物质
二、光合色素的化学特性*
1．叶绿素
分子式：叶绿素a蓝绿色，叶绿素b黄绿色。
化学性质：叶绿素是叶绿酸的酯，不溶于水而 溶于有机溶剂。
（3）光抑制 光合作用的光抑制：指当光合机构接受的光能 超过它所能利用的量时，
光合功能下降的现象。
2．光质 （二）CO2浓度
二氧化碳补偿点：指植物光合作用吸收的二氧化
碳和呼吸作用放出的二氧化碳 1．为何C4植物 CO2补偿点较低？ 2．环境CO 浓度低于 CO 补偿点，植物能 2 2 相等时，环境中的二氧化碳浓度 生存吗？为什么？
PEP羧化酶、RuBP PEP羧化酶、 羧化酶 RuBP羧化酶
能否直接形成光合产 物 气孔张开
白天
（四）C3、C4、CAM途径的意义
1．C3途径的意义：是绿色植物共同的同化CO2的基本途径 2．C4途径的意义 （1）由于PEP羧化酶与二氧化碳亲和力较RuBP羧化酶高 得多，因此PEP系统固定二氧化碳的效率高，因此，C4植物光 合速率较C3植物高。 （2）由于PEP羧化酶对二氧化碳的亲和力大，所以， C4植 物的二氧化碳补偿点较C3植物低。 为何C4植物比C3植物光合效率高？ （3）当干旱使气孔关闭时， C4植物能利用细胞间隙里低
CO2 补偿点代表植物对CO2利用能力的强弱
二氧化碳饱和点:增加环境中二氧化碳浓度,光 合速率不再增加时环境中二
氧化碳浓度.
（三）温度 （四）矿质元素 （五）水分 （六）光合速率的日变化
二、影响光合作用的内部因素
（一）不同部位
（二）不同生育期
第六节 植物对光能的利用*
一、植物的光能利用率
光能利用率：指植物光合作用所积累的有机 物所含的能量，占照射在单位 地面上的日光能量的比率。
+
_
D• P •A
+
_
二、电子传递和光合磷酸化 （一）光系统 1．两个光系统
PSII：类囊体膜内侧的大颗粒（直径17.5nm）， 主位于类囊体膜的叠合部分,作用中心色素 分子为P680 PSI: 类囊体膜外侧的小颗粒（直径11nm），主 位于类囊体膜的非叠合部分,作用中心色素 分子为P700
2. 光合链 光合链：光合作用中一系列电子传递体按氧化还
第三章 植物的光合作用
植物的碳素同化作用：自养植物吸收二氧化碳转 变成有机物质的过程。
第一节 光合作用的重要性
一、光合作用的基本概念
光合作用：绿色植物利用光能，将二氧化碳和
水同化为有机碳化物，同时释放氧
的过程。
二、光合作用的意义* 1．把无机物转化为有机物 2．蓄积太阳能
3．环境保护
第二节 叶绿体及叶绿体色素* 一、叶绿体的成分与结构 （一）结构： 1．形态和数量 2．结构和功能
态时所发出的光。
四、叶绿素的形成 （一）叶绿素的生物合成 （二）植物的叶色 （三）影响叶绿素合成的外界条件 1．光 2．温度 3．矿质元素
第三节 光合作用的机理*
一、原初反应 （一）光合单位 光合单位：指结合在类囊体膜上能进行完整光 反应的最小结构单位。
光合单位＝聚光色素系统＋反应中心
1．聚光色素
聚光色素：吸收并传递光能至反应中心色素分
子的色素（包括大部分叶绿素a、
全部叶绿素b、类胡萝卜素）。
2．光合反应中心
光合反应中心：指在类囊体中进行光合作用原