植物生理学光合作用(PPT)
合集下载
植物生理学ppt课件ppt
植物的生殖过程
植物的生殖过程包括配子形成、受精和 胚胎发育等阶段。在配子形成阶段，花 药和胚珠分别产生精子和卵细胞；在受 精阶段，精子和卵细胞结合形成受精卵 ；在胚胎发育阶段，受精卵经过一系列 细胞分裂和分化，最终形成成熟的种子 。
VS
植物的发育过程
植物的发育过程包括营养生长期、生殖生 长期和衰老期等阶段。在营养生长期，植 物主要进行细胞分裂和扩大，形成各种组 织和器官；在生殖生长期，植物进行开花 、结实等生殖过程；在衰老期，植物逐渐 失去生理功养的吸收与利用
矿质营养的种类
植物所需的矿质营养包括氮、磷、钾、钙、镁、硫等大量元素和 铁、锰、锌、铜、硼、钼等微量元素。
矿质营养的吸收方式
植物通过根系吸收土壤中的矿质营养，主要通过质流和扩散作用进 入根部细胞。
矿质营养的运输和利用
吸收的矿质营养通过木质部导管向上运输到叶片和其他组织，参与 植物的光合作用、呼吸作用等生理过程。
植物在不同环境条件下，能够通过生理调节来适应水分和 矿质营养的变化，以保证正常的生长和发育。
05
植物的生长与发育
植物生长的概念与特点
植物生长的概念
植物生长是指植物通过吸收和利用环境中的水分、养分和光照等资源，实现细 胞分裂、扩大和组织分化等过程，从而增加其体积和质量的过程。
植物生长的特点
植物生长具有持续性和阶段性，不同生长阶段具有不同的生长特点。例如，在 营养生长期，植物主要进行细胞分裂和扩大，而在生殖生长期，植物则主要进 行开花、结实等生殖过程。
根部吸收的水分通过木质部导管向上运输到叶片，同时水分也在其他组
织间进行横向运输。
02
水分吸收的主要方式
被动吸水和主动吸水。被动吸水是指在蒸腾作用下，水分通过渗透作用
植物生理学 光合电子传递 ppt课件
（2）环式电子传递(cyclic electron transport)
PSⅠ→ Fd →PQ→ Cytb６f → PC → PSⅠ
（3）假环式电子传递(pseudocyclic electron transport)
H2O→ PSⅡ → PQ →Cytb６f → PC → PSⅠ→ Fd → O２
5
三、光合磷酸化
1、定义 指在光合作用中由光驱动并贮存在跨类
囊体的质子梯度的能量把ADP和Pi合成为 ATP的过程。 （由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶 联产生ATP的过程）
2、类型
非循环光合磷酸化（基粒片层） 循环光合磷酸化（基质片层）
7
（一）非循环光合磷酸化 （noncyclic photophosphorylation）
2、光照引起水的裂解，水释放出质子和电子，质子留 在膜内侧，电子进入电子传递链中的PQ。
3、PQ接受电子的同时也接受着膜外侧传来的质子，将 质子排入膜内侧，电子传给PC。
质子浓度和电位：膜内侧>膜外侧，产生质子浓度差和 电位差（质子动力），当H+沿着浓度梯度返回膜外 侧时，在ATP合酶的催化下，ADP和Pi脱水形成ATP。
光合电子传递方式
1
光合电子传递方式
1、概念：
指在原初反应中产生的高能电子经过一系列的电子传递体，传递给 NADP+，产生NADPH的过程。
光合链 类囊体膜上的PSⅡ（光系统Ⅱ）和PSⅠ（光系统Ⅰ）之间几种排列紧密 的电子传递体完成电子传递的总轨道。
• 各种电子传递体具有不同的氧化还原电位
负值越大 还原势越强 正值越大 氧化势越强
10
（四）ATP合酶（ATP synthase）
是一个大的多亚基单位的复合物。
PSⅠ→ Fd →PQ→ Cytb６f → PC → PSⅠ
（3）假环式电子传递(pseudocyclic electron transport)
H2O→ PSⅡ → PQ →Cytb６f → PC → PSⅠ→ Fd → O２
5
三、光合磷酸化
1、定义 指在光合作用中由光驱动并贮存在跨类
囊体的质子梯度的能量把ADP和Pi合成为 ATP的过程。 （由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶 联产生ATP的过程）
2、类型
非循环光合磷酸化（基粒片层） 循环光合磷酸化（基质片层）
7
（一）非循环光合磷酸化 （noncyclic photophosphorylation）
2、光照引起水的裂解，水释放出质子和电子，质子留 在膜内侧，电子进入电子传递链中的PQ。
3、PQ接受电子的同时也接受着膜外侧传来的质子，将 质子排入膜内侧，电子传给PC。
质子浓度和电位：膜内侧>膜外侧，产生质子浓度差和 电位差（质子动力），当H+沿着浓度梯度返回膜外 侧时，在ATP合酶的催化下，ADP和Pi脱水形成ATP。
光合电子传递方式
1
光合电子传递方式
1、概念：
指在原初反应中产生的高能电子经过一系列的电子传递体，传递给 NADP+，产生NADPH的过程。
光合链 类囊体膜上的PSⅡ（光系统Ⅱ）和PSⅠ（光系统Ⅰ）之间几种排列紧密 的电子传递体完成电子传递的总轨道。
• 各种电子传递体具有不同的氧化还原电位
负值越大 还原势越强 正值越大 氧化势越强
10
（四）ATP合酶（ATP synthase）
是一个大的多亚基单位的复合物。
植物生理学光合作用课件
非环式光合磷酸化 环式光合磷酸化 假环式光合磷酸化
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
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
华中农业大学----植物生理学-----光合作用ppt课件
照光后 黑暗
叶绿素荧光
红色(极微弱)
叶绿素磷光
.
荧光现象：叶绿素溶液在透射光下呈 绿色，而在反射光下呈红色的现象。
➢离体色素溶液为什ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ易发荧光？ ➢这是因为溶液中缺少能量受体或电 子受体的缘故。
➢色素发射荧光的能量与用于光合作 用的能量是相互竞争的，这就是叶绿 素荧光常常被认作光合作用无效指标 的依据。
E---每摩尔光子的能量（KJ） L---阿佛加德罗常数 6.02×1023 h---普朗克常数 6.6262 ×10-34J.s c---光速 2.9979×108m . S-1 λ---波长 nm
.
不同波长的光子所持的能量
光 紫外 紫 蓝 绿 黄 橙 红
λ/nm 小于400 400~425 425~490 490~560 560~580 580~640 640~740
※ 第三章 光合作用
（4+6）
.
假设光合作用是一个物 质生产过程，那么： 1）原料、产品是什么？ 2）工厂、车间是什么？ 3）工人有哪些？ 4）生产流程是怎样？ 5）制约因素有哪些？
.
第一节 光合作用概述 第二节 光合色素 第三节 光合作用的机制 ※ 第四节 同化物的运输与分配 ※ 第五节 影响光合作用的因素 第六节 光合作用与农业生产 ※
对提取的叶绿体色素浓溶液照 光，在与入射光垂直的方向上 可观察到呈暗红色的荧光
.
Chl + hν
chl*
基态 光子能量 激发态
.
激发态能量转变的方式：
1.放热
2.发射荧光与磷光 激发态叶绿素分子回至基态时，以光子形式释放 能量。
3.色素分子间的能量传递
4.光化学反应 激发态色素分子把激发的电子传递给受体分子。
植物生理学-第三章_植物的光合作用
[H], 酶 （CH2O） ATP
ADP+Pi
光合作用的过程和能量转变
光合作用的实质是将光能转变成化学能。 根据能量转变的性质，将光合作用分为三个阶段: 1.原初反应:光能的吸收、传递和转换成电能； 2.电子传递和光合磷酸化:电能转变为活跃化学能; 3.碳同化:活跃的化学能转变为稳定的化学能。
返回
光合作用的过程
H 2O
光解 光能 吸收
色素分子
O2
2C3
酶
[H]
ATP
还
固
CO2
供能
多种酶 定 C5
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
6
光反应阶段
水的光解：H2O
光解
2[H]+1/2 O2
酶
酶
2C3
光合磷酸化：ADP+Pi＋能量
ATP
Chl（基态）+hυ
10－15s
Chl*
（ 激发态）
图8 叶绿素分子对光的吸收及能量的释放示意图 各能态之间因分子内振动和转动还表现出若干能级。
叶绿素分子受光激发后的能级变化
叶绿素： 红光区 : 被红光激 发，电子跃迁到 能量较低的第一 单线态 蓝光区 : 被蓝光激 发，电子跃迁到 第二单线态。 配对电子的自旋 方向：单线态； 三线态；第一单 图8 叶绿素分子对光的吸收及能量的释放示意图 虚 线 态 ； 第 二 单 线 线表示吸收光子后所产生的电子跃迁或发光， 态 实线表示能量的释放， 半箭头表示电子自旋方向
CO２+2H２O*
光 叶绿体
(CH２O)+ O2*+ H２O
植物光合作用ppt课件
光合作用的重要性
总结词
光合作用对植物生长、发育和生态系统功能至关重要，它为植物提供能量和养 分，坚持生态平衡。
详细描写
光合作用是植物获取能量和养分的主要方式，它为植物的生长和发育提供所需 的能量和有机物质。此外，光合作用还对坚持生态平衡和生物多样性具有重要 作用。
光合作用的发现及研究历程
总结词
光合作用的发现和研究历程揭示了人们对自然界认识的不断深入和发展，为现代农业和生态学研究奠定了基础。
光合作用进程中产生的能量和有 机物，可以帮助作物抵抗逆境， 如干旱、高温、盐碱等。通过提 高光合作用效率，可以增强作物
的抗逆能力。
在环境保护中的应用
1 2
空气净化
通过种植具有高光合作用效率的植物，可以吸取 空气中的二氧化碳，释放氧气，有助于改进空气 质量。
水土保持
植物通过光合作用固定土壤中Байду номын сангаас养分，同时植物 的根系可以防止土壤流失，有助于保持水土。
详细描写
光合作用的发现和研究历程可以追溯到18世纪，经过多个世纪的探索和研究，人们对光合作用的机制和原理有了 更深入的了解。这一历程不仅推动了植物生理学和生态学的发展，也为现代农业和生态学研究提供了重要的理论 基础和实践指导。
02
光合作用的进程
光反应阶段
光能吸取与转换
植物通过叶绿体中的色素吸取太阳光能，并将其转换为活跃的化 学能。
对自然界的物质循环和能量流动的意义
光合作用参与自然界的碳循环，将大气中的二氧化碳转化为有机物，对 坚持地球气候稳定具有重要作用。
光合作用将太阳能转化为化学能，为全部生态系统提供能量，驱动自然 界的能量流动。
光合作用对坚持自然界的生态平衡和生物多样性具有重要意义，是生态 系统稳定和健康的关键。
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
《光合作用说课》课件
加强实验教学
增加实验环节的比重，让学生通过亲 手操作，更直观地感受光合作用的过 程。
未来发展计划
拓展课程内容
将光合作用与其他生物学知识相结合，如植物生理学、生态学等 ，形成更加完善的课程体系。
开展在线教学
利用现代信息技术手段，开展在线课程，方便学生随时随地学习。
加强实践教学
与当地农业合作社或生态保护区合作，为学生提供实地考察和实习 的机会，加深对光合作用实际应用的理解。
光合作用的过程和原理 。
光合作用的生态学意义 。
光合作用的应用前景。
光合作用基础知识
02
光合作用的定义
总结词
光合作用是植物、藻类和某些细 菌通过光能将二氧化碳和水转化 为有机物和氧气的过程。
详细描述
光合作用是地球上最重要的化学 反应之一，它为生物界提供了食 物和氧气，是维持地球生态平衡 的关键过程。
步骤四
为对照组提供与实验组相同的 条件，但不给予光照，观察并 记录实验结果。
步骤一
准备实验材料和器具，将绿色 植物放入黑暗处一昼夜，以消 耗掉原有的有机物。
步骤三
为实验组提供适宜的光照、二 氧化碳浓度等条件，观察并记 录实验结果。
步骤五
比较两组实验结果，分析光合 作用中氧气产生的条件和过程 。
学生实践与反馈
03
略
教学方法
01
02
03
04
直观教学
通过PPT展示光合作用的动态 过程，让学生直观地理解光合
作用的各个环节。
启发式教学
通过提问和引导学生思考，让 他们主动探究光合作用的原理
和意义。
案例分析法
引入具体案例，让学生分析并 解决实际问题，加深对光合作
2020高中生物竞赛—植物生理学-第五章 植物的光合作用1(共123张PPT)
4.运动
1.发育 2.形态 3.分布 4.运动
高等植物 的叶绿体大 多呈扁平椭 圆形，每个 细胞中叶绿 体的大小与 数目依植物 种类、组织 类型以及发 育阶段而异。 一个叶肉细 胞中约有20 至数百个叶 绿体，其长 3～6μm，厚 2～3μm。
玉米叶绿体
水稻叶绿体
1.发育 2.形态 3.分布 4.运动
➢ 堆叠区 片层与片层互 相接触的部分，
➢ 非堆叠区 片层与片层 非互相接触的部分。
2.膜系统常是酶排列的支架，膜的堆叠易 构成代谢的连接带，使代谢高效地进行。
类囊体片层堆叠成基粒是高等植物细胞所 特有的膜结构,它有利于光合作用的进行。
(四)类囊体膜上的蛋白复合体
蛋白复合体：由多种亚基、多种成分组成的复合体。 主要有四类：即光系统Ⅰ（PSI）、光系统Ⅱ（PSⅡ）、 Cytb６/f复合体和ATP酶复合体（ATPase）。
(三) 叶绿体的基本结构
叶绿体
被膜 基质(间质)
类囊体(片层)
1.叶绿体被膜
➢ 由两层单位膜组成，两膜间距5～ 10nm。被膜上无叶绿素，
➢ 主要功能是控制物质的进出，维持 光合作用的微环境。
➢ 膜对物质的透性受膜成分和结构的 影响。膜中蛋白质含量高，物质透 膜的受控程度大。
➢ 外 膜 磷 脂 和 蛋 白 的 比 值 是 3.0
环己烯
(紫罗兰酮环)
橙黄色
3
黄色
➢ 胡萝卜素(carotene)呈橙黄色，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。β-胡萝卜素在动物 体内经水解转变为维生素A。
➢ 叶黄素(xanthophyll)呈黄色，是由胡萝卜素衍生的醇类，也叫 胡萝卜醇,通常叶片中叶黄素与胡萝卜素的含量之比约为2:1。
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
光合势: 是反映作物光合功能的潜势,即指单位土地面积上， 作物全生育期或某一阶段生育期内有多少平方米叶 面积在进行干物质生产，
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
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
植物生理学 光合作用ppt课件
ppt精选版
45
三、光合磷酸化
概念：叶绿体在光下把无机磷和ADP转化成ATP。 光合作用中磷酸化与电子传递是偶联的，偶联因子又称ATP酶，位于光合 膜上
ppt精选版
46
米切尔(P.Mitchell)提 出的化学渗透学说
在光合电子传递过程中，H2O光解产生质子，及通过PQ穿梭把质 子由间质转移到类囊体腔，这样形成了类囊体膜内外的质子梯度
❖ 双光增益效应或爱默生效应（Emerson effect）在远红光 照射下，如补充红光，则量子产额大增。比两种波长的光单 独照射的总和还要多。
红降和双光增益效应证明：光合作用存在两个光系统；并且可 以独立或者接力完成光反应过程。
ppt精选版
38
❖ 光系统I（photosystemI，简称PSI）：在类囊体膜的外侧， PSI的作用中心色素分子是P700。是长波光反应，其主要特 征是NADP的还原。电子供体质体兰素PC，电子受体X。
❖ （二）巨大的能量转换站
日光能转化为化学能（ATP），1970年，全世界的 能耗，只占光和储能的1/10,光和储能相当于24万个三门峡 水电站的能量。
❖ （三）维持大气中氧气和CO2的平衡，保护环境。
没有光合作用，地球内3000年就会缺氧。
❖ (四) 作物产量构成的主要因素。
ppt精选版
3
第二节 叶绿体及叶绿体色素 chloroplast
叶绿素是双羧酸的酯，一个羧基被甲醇所酯化，另一个羧基被叶 绿醇所酯化。
不溶于水，溶于有机溶剂，容易被光分解
卟啉环中的镁可被H+或Cu2+所置换，铜代反应
天线色素：大多数叶绿素a和全部叶绿素b分子和类胡萝卜素具有 收集光能和传递光能的作用。
植物生理学第5篇光合作用
β－胡萝卜素在动物体内转变为维生素A， 可预防和治疗夜盲症。
β-胡萝卜素
叶黄素
β-胡萝卜素和叶黄素结构式
（三）光合色素的吸收光谱 1、对光合有效的可见光波长为400～700 nm 。 2、太阳光的连续光谱 (白光经三棱镜后形成)
光子携带的能量与光的波长成反比 E=N h c/λ
3、吸收光谱：光合色素将太阳连续光谱中 有些波长的光吸收，在光谱上出现黑线 或暗带，这种光谱叫吸收光谱。 叶绿素有2个最强吸收区: ※ λ＝640～660nm的红光区 λ＝430～450nm的蓝紫光区 叶绿素溶液呈绿色。
(6) 遗传
海棠 叶绿素的形成受遗传因素控制， 如水稻、玉米的白化苗以及花卉 中的斑叶不能合成叶绿素。有些 病毒也能引起斑叶。
花叶
吊兰
问题：指出植物有哪些黄化现象，并分析产生的原因。
植物体内的叶绿素在代谢过程中一方面合成，一方面分解， 在不断地更新。如环境不适宜，叶绿素的形成就受到影响，而 分解过程仍然进行，因而茎叶发黄，光合速率下降。
叶绿体
※绿色植物在光下，把二氧化碳和水转化为糖， 并释放出氧气的过程。
其实质是一个氧化还原反应： H2O是电子供体（还原剂），被氧化到O2的水平； CO2是电子受体（氧化剂），被还原到糖的水平。
2、细菌光合作用 (Bacterial photosynthesis)
光、叶绿素
CO2 + H2S 如：紫色硫细菌
➢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。
(2) 温度
➢ 叶绿素的生物合成是一 系列酶促反应，受温度 影响。
➢ 叶绿素形成的最低温度 约2℃，最适温度约 30℃,最高温度约40℃ 。
β-胡萝卜素
叶黄素
β-胡萝卜素和叶黄素结构式
（三）光合色素的吸收光谱 1、对光合有效的可见光波长为400～700 nm 。 2、太阳光的连续光谱 (白光经三棱镜后形成)
光子携带的能量与光的波长成反比 E=N h c/λ
3、吸收光谱：光合色素将太阳连续光谱中 有些波长的光吸收，在光谱上出现黑线 或暗带，这种光谱叫吸收光谱。 叶绿素有2个最强吸收区: ※ λ＝640～660nm的红光区 λ＝430～450nm的蓝紫光区 叶绿素溶液呈绿色。
(6) 遗传
海棠 叶绿素的形成受遗传因素控制， 如水稻、玉米的白化苗以及花卉 中的斑叶不能合成叶绿素。有些 病毒也能引起斑叶。
花叶
吊兰
问题：指出植物有哪些黄化现象，并分析产生的原因。
植物体内的叶绿素在代谢过程中一方面合成，一方面分解， 在不断地更新。如环境不适宜，叶绿素的形成就受到影响，而 分解过程仍然进行，因而茎叶发黄，光合速率下降。
叶绿体
※绿色植物在光下，把二氧化碳和水转化为糖， 并释放出氧气的过程。
其实质是一个氧化还原反应： H2O是电子供体（还原剂），被氧化到O2的水平； CO2是电子受体（氧化剂），被还原到糖的水平。
2、细菌光合作用 (Bacterial photosynthesis)
光、叶绿素
CO2 + H2S 如：紫色硫细菌
➢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。
(2) 温度
➢ 叶绿素的生物合成是一 系列酶促反应，受温度 影响。
➢ 叶绿素形成的最低温度 约2℃，最适温度约 30℃,最高温度约40℃ 。
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
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 氧化还原反应， CO２被还原； H２A被氧化。
• 但这是一个弱氧化剂和弱还原剂的反应，违背 氧化还原化学反应原理，在植物体内为什么能 发生呢？
二、光合作用的意义
CO２+H２O→(CH２O)＋O２ (△G=478kJ/mol)
为4什4 么1没8 有3光0 合3作2 用重也量就比没有繁荣的生物世界？
植物生理学光合作用
一、光合作用(photosynthesis)概念
1.狭义的概念 2.广义的概念 3.光合作用的实质
• 狭义的：
绿色植物 利用光能把CO２和水合 成有机物，同时释放氧气的过程。
CO２+ H２O 光 绿色植物 (CH２O)＋O２ CO２+2H２O* 光 绿色植物(CH２O)+ O2*+ H２O
1.把无机物变为有机物 约合成5千亿吨/年
2.把太阳能转变为可贮存的化学能 转化3.2×1021J/y的日光
3. 维持大气中O2和CO2的相对平衡 释放出5.35千亿吨氧气/年
人类面临 四大问题
人口急增 食物不足 资源匮乏 环境恶化
依赖 光合生产
……
因此深入探讨光合作用的规律，揭示 光合作用的机理，使之更好地为人类服 务，愈加显得重要和迫切。
O2 ?
光合作用的通式：（广义的）
• CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O
• • H2A代表一种还原剂，可以是H２O、 H2S、有机酸等。
CO２+2H２S 光 光合硫细菌(CH２O)+2S+H ２O
• 光合作用的实质
+4
-2
0
0
• CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O
光合作用研究简史
➢ 1771——1864（第一阶段，近93年） ➢ 1864——1945（第二阶段，共81年） ➢ 1945——至今（第三阶段） ➢ 当前，光合作用的分子生理学研究
问题：如何证明CO2同化场所是在叶绿体的基质，而 光合放氧反应是在叶绿体的膜上进行？
光+CO2
O2+CH2O
低渗 完整叶绿体
Chlor被膜 完整度较高
(二)叶绿体的发育、形态及分布
1.发育 2.形态
由前质体发育而来。 在光照下合成叶绿素， 使前质体发育成叶绿体。
3.分布
4.运动
1.发育 2.形态 3.分布 4.运动
扁平椭圆形， 每个细胞中叶 绿体的大小与 数目依植物种 类、组织类型 以及发育阶段 而异。
一个叶肉细 胞中约有20至 数百个叶绿体， 其长3～6μm， 厚2～3μm。
水稻叶绿体
玉米叶绿体
1.发育 2.形态 3.分布 4.运动
叶肉细胞中 的叶绿体较 多分布在与 空气接触的 质膜旁，有 利于叶绿体 同外界进行 气体交换。
叶绿体 棉叶栅栏细胞
1.发育
侧
视
2.形态 图
叶绿体随光照的方向和强度而运动
3.分布 4.运动
俯 视 图
❖ 随原生质环流运动 ❖ 随光照的方向和强度而运动。
cytochrome b6f complex.
ATP酶复合体（ATPase）
二、光合色素
在光合作用的反应中吸收光能的色素称为光合色素
叶绿素 高等
类胡萝卜素 植物
3.类囊体
类囊体片层堆叠的生理意义
1.膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密集,更有效地收 集光能。 2.膜系统常是酶排列的支架，膜的堆叠易构成代谢的 连接带，使代谢高效地进行。 3.类囊体片层堆叠成基粒是高等植物细胞所特有的膜 结构,它有利于光合作用的进行。
(四)类囊体膜上的蛋白复合体
蛋白复合体：由多种亚基、多种成分组成的复合体。
匀浆
过 滤 匀浆4～8层纱布或100目尼龙纱布
细胞液
分级离心 500g去沉淀，3000g去上清液，沉淀悬浮，
叶绿体 冰浴保存
２.从原生质体分离(叶组织
原生质体 质膜与细胞器 叶绿体
果胶酶,纤维素酶 <20μm尼龙网 0.5mol／L甘露醇 pH5.0～pH5.5 ,40℃, 振荡
主要有四类：即光系统Ⅰ（PSI）、光系统Ⅱ （PSⅡ）、Cytb６/f复合体和ATP酶复合体（ATPase）。
❖参与了光能吸收、 传递与转化、电 子传递、H+输送 以及ATP合成等 反应。
❖光合膜。
光系统Ⅰ（PSI）
光系统Ⅱ（PSⅡ）
Organization of the protein subunits of the
破损叶绿体
光+Fe3+ Hill反应
O2
离心 基质
CO2 CH2O
光合膜
光+ Fe3+
O
2
第二节 叶绿体和光合色素
一、叶绿体
叶 绿 体 (chloroplast) 是 光 合 作用最重要的细胞器。它分 布在叶肉细胞的细胞质中。
小麦叶横切面
(一)叶绿体的分离
１.从叶片中直接分离(机械法)
叶片
匀 浆 化 0.4mol/L糖醇 pH7.6±, 0～4℃
(三) 叶绿体的基本结构
被膜 叶绿体 基质(间质)
类囊体(片层)
1.叶绿体被膜
➢两层单位膜,膜间距5～ 10nm。无叶绿素， ➢控制物质的进出，维持 光合作用的微环境。 ➢膜对物质的透性受膜成 分和结构的影响。
膜中蛋白质含量高，物 质透膜的受控程度大。
1.叶绿体被膜
➢外膜 非选择性膜 。
➢内膜 选择透性膜。 1.CO2、O2、H2O自由通过； 2.Pi、磷酸丙糖、双羧酸、甘氨 酸等需经膜上的运转器才能通 过； 3.蔗糖、C5、C7糖的二磷酸酯、 NADP+、PPi等物质则不能通过。
2.基质及内含物
基质：被膜以内的基础物质。以水为主体，内含多 种离子、低分子有机物，以及多种可溶性蛋白质等。
➢基 质 中 能 进 行 多 种多样复杂的生 化反应
❖——碳同化场所 ❖——N代谢场所 ❖—— 脂 、 色 素 等
代谢场所
2.基质及内含物
➢基质是淀粉和脂类等物的 贮藏库
– —— 淀粉粒与质体小球
☼将照光的叶片研磨成匀浆 离心，沉淀在离心管底部 的白色颗粒就是淀粉粒。
☼质体小球又称脂质球或亲 锇颗粒。（叶片衰老）
3.类囊体
由单层膜围起的扁平小囊。膜厚度5～7nm，囊腔空 间为10nm左右，片层伸展的方向为叶绿体的长轴方 向
玉米
3.类囊体
类囊体分为二类： 基质类囊体 又称基质片 层，伸展在基质中彼此不 重叠； 基粒类囊体 或称基粒片 层，可自身或与基质类囊 体重叠，组成基粒。 ➢堆叠区 片层与片层互相 接触的部分， ➢非堆叠区 片层与片层非 互相接触的部分。