第三章植物的光合作用 (2)
植物的光合作用ppt课件
叶绿体是由叶绿体被膜、基质和类囊体三部分组成
1.叶绿体 被膜
2.基质及 内含物
3.类囊体
高等植物的类囊体垛叠成基粒，其意义有 二：
膜的垛叠意味着捕 获光能机构的高度 密集，更有效地收 集光能，加速光反 应；
膜系统是酶的排列 支架，膜垛叠就犹 如形成一条长的代 谢传递带，使代谢 顺利进行。
（二）类囊体膜上的蛋白复合体
(3) 营养元素
➢ 叶绿素的形成必须有一定的营养元素。
氮和镁是叶绿素的组成成分，铁、锰、铜、锌是叶绿素合 成过程中酶促反应的辅因子。缺少这些元素时就会引起缺 绿症。
➢ 因此，缺少这些元素时都会引起缺绿症，其中尤以氮的影 响最大，因而叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高 低的标志。
缺N
CK
萝卜缺N的植株老叶发黄 缺N老叶发黄枯死，新叶色淡,生长矮小，
类囊体膜上含有由多种亚基、多种成分组成的蛋白复合体， 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），它们参与了光能 吸收、传递与转化、电子传递、H+输送以及ATP合成等反应。 由于光合作用的光反应是在类囊体膜上进行的，所以称类囊 体膜为光合膜(photosynthetic membrane) 。
两者结构上的差别仅在于叶绿素a第二个吡咯环上的 一个甲基(-CH3)被醛基(-CHO)•所取代(•图)。
叶绿素的结构特点
叶绿素分子含有一个卟啉 环的“头部”和一个叶绿醇( 植醇，phytol)“尾巴”。卟 啉环由四个吡咯环以四个甲烯 基(-CH=)连接而成。
卟啉环的中央结合着一个 镁离子。镁离子带正电荷,而 与其相连的氮原子则带负电荷 ,因而具有极性,是亲水的。
植物生理学第三章植物的光合作用
光合作用的过程
光能
H2O
光解 吸收
色素分子
O2 [H] 酶
供能
2C3
还
固
CO2
多种酶 定 C5
酶
ATP
酶
原
（CH2O）
ADP+Pi
光反应阶段
暗反应阶段
水的光解：H2O 光解 2[H]+1/2 O2
酶
CO2的固定: CO2+C5 2C3
光合磷酸化：ADP+Pi＋能量 酶
ATP
C3化合物还原：2 C3
光系统（PSII）
PSII的颗粒大，直径约17.5 nm，主要分布在类囊体膜的叠合部分。
➢ 晶体结构中的PSII为一个二聚体，二聚体的两个 单体呈准二次旋转对称。PSII单体具有36个跨膜α螺旋，其中D1和D2各5个，CP43和CP47各6个， Cytb559的α亚基和β亚基各自形成一个跨膜α-螺旋。 D1和D2蛋白与Cytb559的α和β亚基一起组成PSII 反应中心，是进行原初电荷分离和电子传递反应 的机构，CP47和CP43的主要功能是接受LHCII的 激发能量并传递到反应中心。
是否需光 需光 不一定，但受光促进 不一定，但受光促进
不同层次和时间上的光合作用
第二节 原初反应
➢ 原初反应 是指从光合色素分子被光激发，到引起 第一个光化学反应为止的过程。 ➢ 它包括： 光物理－光能的吸收、传递
光化学－有电子得失
原初反应特点 1) 速度非常快，10－12s∽10－9s内完成； 2) 与温度无关，(77K，液氮温度)(2K，液氦温度)； 3) 量子效率接近1
表1 光合作用中各种能量转变情况
•
能量转变 光能 电能 活跃的化学能 稳定的化学能
植物的光合作用-2
所以其量子效率接近1 。
(三)光能的吸收与传递
1、光合作用单位
根据能否进行光化学反应，将叶绿体色素分为二 类:
一类是反应中心色素：它具有光化学活性，既能捕获光能， 又能将光能转换为电能(称为“陷阱”)，少数特殊状态的 叶绿素a分子属于此类。 另一类是聚光色素：又称天线色素，它没有光化学活性， 只能进行光物理过程，把吸收的光能传递到反应中心色素， 绝大多数色素(包括大部分chla和全部的chlb、胡萝卜素、 叶黄素等)都属于此类。
一个是吸收短波红光(680nm)的光系统Ⅱ(PSⅡ)， PSⅡ颗粒较大，位于类囊体膜的内侧。 另一个是吸收长波红光(700nm)的光系统I(PSⅠ)， PSⅠ颗粒较小，在类囊体膜的外侧。 这两个光系统是以串联的方式协同作用的。
4、PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
PSⅠ的原初电子受体是叶绿素分子(A0)，PSⅡ的 原初电子受体是去镁叶绿素分子(Pheo)，它们的次 级电子受体分别是铁硫中心和醌分子。 PSⅠ的原初反应： P700· 0 A
2、光合电子传递体的组成与功能
（1）PSⅡ复合体
A、PSII由3部分组成：
反应中心由2个交叉排列多 肽 D 1和D2组成，其中含有原 初电子供体(Z)、P680、原初电 子受体去镁叶绿素(Pheo)和质 体醌(QA和QB)， D 1和D2之间 可能由Fe连接；
PSII反应中心结构模式图
PSII外围是由聚光色素蛋白复合体与细胞色素b559结合的2 条多肽；它们围绕P680，可更快地把吸收的光能传至PSⅡ反应 中心，所以被称为中心天线或“近侧天线”。 放氧复合体（锰聚合体）
卟啉环
第三节 光合作用(Photosynthesis)的机理
光合作用当然需要光，但不是任何步骤都需要光。 根据需光与否，光合作用将分为两个反应─光反应(light reaction)和暗反应(dark reaction)。
第三章 植物的光合作用(试卷及其参考答案2)
第三章植物的光合作用（试卷）姓名：曹晓青学号：同组人：溪树梅、李学梅、曹艳梅、陈以相、黄桂林一、选择题（每题1分，共10分）1、每个光合单位中含有几个叶绿素分子。
（）A、100—200B、200—300C、250—3002、C3 途径是由哪位植物生理学家发现的？（）A、MitchellB、HillC、Calvin3、类胡萝卜素对可见光的最大吸收峰在（）A、蓝紫光区B、绿光区C、红光区4、PSI的光反应属于（）A、长波光反应B、短波光反应C、中波光反应5、高等植物碳同化的二条途径中，能形成淀粉等产物的是（）A、C4 途径B、CAM 途径C、卡尔文循环6、正常叶子中，叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为（）A、2：1B、1：1C、3：17、光合作用碳反应发生的部位是（）A、叶绿体膜B、叶绿体基质C、叶绿体基粒8、卡尔文循环中CO2 固定的最初产物是（）A、三碳化合物B、四碳化合物C、五碳化合物9、光合产物中淀粉的形成和贮藏部位是（）A、叶绿体基质B、叶绿体基粒C、细胞溶质10、光合作用吸收CO2 与呼吸作用释放的CO2 达到动态平衡时，外界的CO2浓度称为（）A、CO2 饱和点B、O2 饱和点C、CO2 补偿点二、填空题（每空1分，共20分）1、光合作用的重要性主要体现在3 个方面：________ 、________ 和________ 。
2、在荧光现象中，叶绿素溶液在透射光下呈________ 色，在反射光下呈________ 色。
3、在光合电子传递中，最初的电子供体是________ ，最终电子受体是________。
4、类胡萝卜素吸收光谱最强吸收区在________ 。
5、光合单位由________ 和________ 两大部分构成。
6、卡尔文循环大致可分为3 个阶段，包括________ 、_______ 和________ 。
7、卡尔文循环的CO2 受体是________ 、形成的第一个产物是________ 、形成的第一个糖类是________ 。
植物生理学题库(含答案)第三章 植物的光合作用
植物生理学题库（含答案）第三章植物的光合作用一、名词解释1、爱默生效应：如果在长波红光（大于685nm）照射时，再加上波长较短的红光（650nm），则量子产额大增，比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高。
2、光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和H2O，制造有机物质，并释放O2的过程。
3、荧光现象：指叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色，这种现象就叫荧光现象。
4、磷光现象：当去掉光源后，叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光，它是由三线态回到基态时所产生的光。
这种发光现象称为磷光现象。
5、光反应：光合作用的全部过程包括光反应和暗反应两个阶段，叶绿素直接依赖于光能所进行的一系列反应，称光反应，其主要产物是分子态氧，同时生成用于二氧化碳还原的同化力，即ATP和NADPH。
6、碳反应：是光合作用的组成部分，它是不需要光就能进行的一系列酶促反应。
7、光合链：亦称光合电子传递链、Z—链、Z图式。
它包括质体醌、细胞色素等。
当然还包括光系统I和光系统II的反应中心，其作用是传递将水在光氧化时所产生的电子，最终传送给NADP+。
8、光合磷酸化：指叶绿体在光下把有机磷和ADP转为A TP，并形成高能磷酸键的过程。
9、光呼吸：植物的绿色细胞依赖光照，吸收O2和放出CO2的过程。
10、景天科酸代谢：植物体在晚上的有机酸含量十分高，而糖类含量下降；白天则相反，有机酸下降，而糖分增多，这种有机物酸合成日变化的代谢类型，称为景天科酸代谢。
11、光合速率：指光照条件下，植物在单位时间单位叶面积吸收CO2的量（或释放O2的量）12、光补偿点：指同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度。
13、光饱和现象：光合作用是一个光化学现象，其光合速率随着光照强度的增加而加快，这种趋势在一定范围的内呈正相关的。
但是超过一定范围后光合速率的增加逐渐变慢，当达到某一光照强度时，植物的光合速率就不会继续增加，这种现象被称为光饱和现象。
《植物的光合作用》PPT课件
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观察在照光的叶绿体中淀粉粒会增长 光合作用的另一个产物是有机物
光能
CO2+H2O 绿色植物 （CH2O）+O2 细菌的光合作用
十九世纪的三十年代 C B Van Niel
某些细菌 醋酸 琥珀酸 H2S
CO2+2H2S
（CH2O）+H2O+2S
比较 植物释放的氧来自水，而不是二氧化碳
叶绿醇 是叶绿素分子的亲脂部分,是长链 亲脂“尾巴”,伸入类囊体内
“头部”是金属卟啉环,Mg偏正电荷,N原 子偏带负电荷,呈极性,具亲水性(可和蛋白质结 合),排列在类囊体脂类的表面.
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㈡叶绿素的化学性质 ⑴不溶于水 而溶于有机溶剂
用水配85%丙酮提取叶绿素
⑵皂化作用
C32H30ON4Mg COOCH3 +2KOH
h 普朗克常数 1.58×10-34卡.秒
c 光速 3×1010㎝/秒
COOC20H39 C32H30ON4Mg COOK
+CH3OH
+C20H39OH
COOK
皂化叶绿素 叶醇 整理课件
甲醇
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⑶形成去镁叶绿素
phMg+2H+ 褐色
H
Ph
+Mg++
H
H
ph H + Cu++(Zn++)
绿色
phCu(Zn)+2H+
整理课件
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三,叶绿素的光学性质 ⑴吸收光谱
波长在600-660nm的红光 波长在430-450nm蓝紫光 绿光吸收最少
植物的光合作用教案
植物的光合作用教案一、教学内容本节课我们将学习《植物的光合作用》，该部分内容位于教材第三章第二节。
详细内容包括植物光合作用的基本概念、反应式、影响因素、生态环境意义等。
二、教学目标1. 理解并掌握植物光合作用的基本原理，能够正确书写光合作用反应式。
2. 了解影响植物光合作用的因素，认识到光合作用在生态环境中的重要作用。
3. 培养学生的实验操作能力和观察分析能力，激发对生物学研究的兴趣。
三、教学难点与重点重点：植物光合作用的基本原理和反应式。
难点：影响植物光合作用的因素及其在生态环境中的意义。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔、植物光合作用实验装置。
学具：笔记本、笔、实验报告单。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）利用多媒体展示绿色植物的生长过程，引导学生思考：为什么绿色植物能生长得如此茂盛？2. 知识讲解（15分钟）通过讲解，使学生了解植物光合作用的基本原理、反应式以及影响光合作用的因素。
3. 例题讲解（15分钟）分析一道关于植物光合作用的例题，让学生巩固所学知识。
4. 随堂练习（10分钟）发放随堂练习题，检查学生对本节课知识的掌握情况。
5. 实验演示（10分钟）演示植物光合作用实验，引导学生观察实验现象，并分析原因。
6. 小组讨论（10分钟）学生分小组讨论影响植物光合作用的因素，并汇报讨论成果。
六、板书设计1. 植物的光合作用基本原理反应式影响因素生态环境意义七、作业设计1. 作业题目：（1）简述植物光合作用的基本原理。
（2）写出植物光合作用的反应式。
（3）举例说明影响植物光合作用的因素。
2. 答案：（1）植物光合作用是绿色植物在光的作用下，将二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
（2）6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2（3）影响植物光合作用的因素有光照强度、温度、水分、二氧化碳浓度等。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课学生是否掌握了植物光合作用的基本知识，实验操作是否熟练，讨论环节是否积极参与。
光合作用 (2)
基质 主要成分是可溶性蛋白质及
其它代谢活跃物质。羧化酶约占可
溶性蛋白质的50﹪，还DNA、
RNA、核糖体、淀粉体、嗜锇颗粒
（叶绿体的脂类仓库）等。
二、光合色素的结构与性质 光合色素主要有三类：叶绿素、类胡 萝卜素、藻胆素。它们存在于类囊体上。 前两类为高等植物的叶绿体色素。 1、叶绿素（chlorophyll，chl） 主要有Chla和Chlb，不溶于水，易溶 于乙醇、丙酮等有机溶剂。
类胡萝卜素的最大吸收峰在蓝紫光区。不 吸收长波光
（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，而在反射光下呈红色的现象。
Chl + hν chl* 激发态
基态 光子能量
蓝 光
红 光
荧光(fluorescence）: CHL从第一
-
单线态回到基态所发射的光。
磷光(phosphorescence）:CHL从 第一三单线态回到基态所发射的光。 叶绿素的荧光和磷光现象说明叶 绿素能被光所激发，而叶绿素的激发 是将光能转变为化学能的第一步。
吸收光谱：叶绿素对不同波长光吸收后 形成的光谱。
叶绿素在红光区（640~660nm）和蓝紫 光区（ 430~450nm）有最强吸收。叶绿素 对绿光吸收最少，故叶绿素溶液呈绿色。
类胡箩卜素在蓝紫光区有最强的吸收。
chla与chlb吸收光谱的区别： ▽ chla在红光区的吸收带偏向长波方向， 吸收带较宽，吸收峰较高。在蓝紫光区吸收 带偏向短波方向，吸收带较窄，吸收峰较低。 对蓝紫光的吸收为对红光的吸收的1.3倍。 ▽ chlb在红光区的吸收带偏向短波方向， 吸收带较窄，吸收峰较低。在蓝紫光区吸收 带偏向长波方向，吸收带较宽，吸收峰较高。 对蓝紫光的吸收为对红光的吸收的3倍，说明 chlb吸收短波蓝紫光的能力较chla 强。
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。
植物生理论述题+答案
植物生理论述题+答案第一章植物的水分生理1．简述水分在植物生命活动中的作用。
(1)水是细胞质的主要组成分。
(2)水分是重要代谢过程的反应物质和产物。
(3)细胞分裂和伸长都需要水分。
(4)水分是植物对物质吸收和运输及生化反应的溶剂。
(5)水分能使植物保持固有姿态。
(6)可以通过水的理化特性以调节植物周围的大气温度、湿度等。
对维持植物体温稳定和降低体温也有重要作用。
2．试述植物水分代谢过程。
植物从环境中不断地吸收水分，以满足正常的生命活动的需要。
但是，植物不可避免的要丢失大量水分到环境中去。
具体而言，植物水分代谢可包括三个过程：(1)水分的吸收；(2)水分在植物体内的运输；(3)水分的排出。
3．试述水分跨过细胞膜的途径。
水分跨过细胞膜的途径有两条，一是单个水分子通过膜脂双分子层扩散到细胞内；二是水分通过水孔蛋白进入细胞内。
4. 根据细胞质壁分离和质壁分离复原的实验，说明它可解决哪些问题？(1)说明细胞膜和细胞质层是半透膜。
(2)判断细胞死活。
只有活细胞的细胞膜和细胞质层才是半透膜，才有质壁分离现象。
如果细胞死亡，则不能产生质壁分离现象。
(3)测定细胞液的渗透势和水势。
5．有A、B两个细胞，A细胞的ψπ=-0.9MPa，ψp=0.5MPa；B细胞的ψπ=-1.2MPa，ψp=0.6MPa，试问两细胞之间水流方向如何？为什么？由A细胞流向B细胞。
因为A细胞的ψw=-0.4MPa >B细胞ψw=-0.6MPa。
6．在27℃时，0.5mol·L-1的蔗糖溶液和0.5mol·L-1的NaCl溶液的ψw各是多少？(0.5 mol·L-1 NaCl溶液的解离常数是1.6)。
0.5mol·L-1蔗糖溶液的ψw是-1.24MPa；0.5mol·L-1 NaCl溶液的ψw为-1.98MPa。
7．如果土壤温度过高对植物根系吸水有利或是不利？为什么？不利。
因为高温加强根的老化过程，使根的木质化部位几乎到达尖端，吸收面积减少，吸收速率下降；同时，温度过高，使酶钝化；细胞质流动缓慢甚至停止。
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。
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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，
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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。
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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
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(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
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潘炽瑞植物生理学习题答案.3
第三章植物的光合作用一、英译中(Translate)1、heterophyte2.、autophyte3、photosynthesis4、chloroplast5.、thylakoid6.、Photosynthetic membrane7、chlorophyll8、carotenoid9、carotene10、xanthophyll11、absorption spectrum12、etiolation13、light reaction14、carbon reaction15、primary reaction16、photosynthetic unit17、Emerson effect18、electron transport19、photosynthetic chain20、photophosphorylation21、coupling factor22、chemiosmotic hypothesis23、the Calvin cycle24、reductive pentose phosphate pathway25、phosphoenol pyruvate 26、photorespiration27、dark respiration28、peroxisome29、photosynthetic product30、Photosynthetic rate31、light compensation32、light saturation33、shade plant34、photoinhibition35、greenhouse effect36、solar constant37、thylakoid lumen38、Rubisco39、antenna pigment40、light –harvesting pigment41、reaction center42、photosystem I43、oxygen-evolving complex44、water splitting45、water oxidizing clock46、core complex47、assimilatory power48、CO2 assimilation49、fluorescence二、中译英(Translate)1、异养植物2、自养植物3、光合作用4、叶绿体5、类囊体6、光合膜7、叶绿素8、类胡萝卜素9、胡萝卜素10、叶黄素11、吸收光谱12、黄化现象13、光反应14、碳反应15、原初反应16、光合单位17、爱默生效应18、电子传递19、光合链20、光合磷酸化21、偶联因子23、化学渗透假说23、卡尔文循环24、还原戊糖磷酸途径125、磷酸烯醇式丙酮酸26、光呼吸27、暗呼吸28、过氧化物酶体29、光合产物30、光合速率31、光补偿点32、光饱和现象33、阴生植物34、光抑制35、温室效应36、太阳常数37、类囊体腔38、CO2补偿点39、天线色素40、聚光色素41、反应中心42、光系统I43、放氧复合体44、水裂解45、水氧化钟46、核心复合物47、同化力48、CO2同化49、荧光三、名词解释(Explain the glossary)1、爱默生效应18. absorption spectrum2、光合作用19. assimilatory power3、荧光现象20. ATP synthase(ATPase or CFo-CF1)4、磷光现象21. C3 plants5、光反应22. C4 cycle6、碳反应23. C4 plants7、光合链24. Calvin cycle8、光合磷25. CAM plants9、光呼吸酸化26. Cytochrome b6f complex10、景天科酸代谢27. mesophyll11、光合速率28. photosynthesis12、光补偿点29. photosynthetic electron transport13、光饱和现象30. photosystem14、光抑制31. photosystem I(PSI)15、光能利用率32. photosystem II(PSII)16、光合单位33. rubisco17、CO2补偿点34. chloroplast四、是非题(True or false)（）1、叶绿体是单层膜的细胞器。
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)。
植物生理学003 植物的光合作用2
2020/10/27
2020/10/27
➢ 铁氧还蛋白(Fd)和铁氧还蛋白-NADP＋还原酶(FNR 、Fp)都是存在类囊体膜表面的蛋白质。
➢ Fd是通过它的2铁-2硫活性中心中的铁离子的氧化还 原传递电子的。
➢ FNR(Fp) 含1分子的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，依 靠核黄素的氧化还原来传递H+。FNR(Fp)是光合电 子传递链的末端氧化酶，接收Fd传来的电子和基质 中的H＋，还原NADP＋为NADPH，反应式可用下 式表示：
网络式地进行。
➢ 质体醌是双电子、双质子传
Cytb6/f
递体，对类囊体膜内外建立
质子梯度起着重要的作用。
2020/10/27
质蓝素
➢ 质蓝素(PC)是位于类囊体膜内侧表面的含铜的蛋白 质，氧化时呈蓝色。它是介于Cyt b６/f复合体与 PSⅠ之间的电子传递成员。通过蛋白质中铜离子的 氧化还原变化来传递电子。
第三节 光合作用的机理
通过小球藻闪光实验发现，同等光强相同时间下，连续照射， 光合效率 小，放氧少；间歇照射(每次闪光0.0034S，间歇 0.0166S，每秒50次)， 光合效率高，放氧多——说明光合作用需要光照，但并不是任何过程都 需要光照。
因此提出光反应（light reaction）和暗反应（dark reaction）的概念。 光反应是必须在光下才能进行的、由光所引起的光化学反应；暗反应是 在暗处（也可在光下）进行的，由若干酶所催化的化学反应。光反应是 在类囊体（光合膜）上进行的，而暗反应是在叶绿体的基质中进行的。
3、光能的吸收与传递
光照到叶绿体上时，类囊体膜上的叶绿体色素吸收光能而激发，由于色素分子 排列紧密及其特殊的共轭体系，激发能可在相同色素分子间(2nm)以激子传递 （exciton transfer)或相同及不同色素分子间(>2nm)共振传递（resonance transfer)的方式传递，最后传给反应中心的中心色素（chla）。 激发能的传递速度及效率很高，一个红光量子可传过几百个chla分子(30ps/个)， 效率达90~100%。
七年级生物上册3-4-1植物的光合作用(第2课时)教案(新版)苏科版
第1节植物的光合作用（第2课时）一、教学目标（一）知识目标（1）在进行探究植物光合作用场所的活动后，理解光合作用的场所是叶绿体、主要器官是叶，从光合作用的场所这一角度了解绿色植物才能进行光合作用。
（2）理解“光合作用”这一核心概念的公式和含义。
（二）能力目标（1）学习从观察植物图片发现并提出光合作用场所的问题，尝试对众多的问题进行分析整合、寻找问题的关键。
（2）由制定探究计划中对实验材料的巧妙选择，学习如何控制唯一变量、排除其它因素的干扰。
（3）学习不断反思和总结自己所做的探究活动及所得到的结论，在反思与总结中加深对叶的结构和光合作用场所的认知。
（三）情感态度与价值观目标（1）通过自己的探究活动深刻认识到绿色植物才能进行光合作用，认同绿色植物在生物圈中不可替代的重要性。
（2）通过“课外延伸”活动，引导学生学以致用，利用所学探究技能探究生活的实际问题。
二、教学重难点重点：掌握光合作用的概念，理解探究实验设计。
难点：有关光合作用的实验设计和操作。
三、课时安排2课时四、教学过程（一）情境导入绿色植物在生物圈中，是重要的生产者，因为它们能进行光合作用。
经过前面的探究学习我们已经知道：光合作用能将二氧化碳和水合成淀粉等有机物，并放出氧气；光合作用的条件是光照。
可是，光合作用的场所在哪里呢？学生：复习光合作用的合成淀粉等有机物、条件是光照。
（二）学习新课一、了解“恩吉尔曼实验”现阶段，我们对“光合作用”的认识，还是对前人研究的继承和发展。
所以，首先让我们一起去了解德国科学家恩吉尔曼所做的相关研究。
（播放恩吉尔曼实验动画）1880年，恩吉尔曼用水绵和好氧细菌进行了光合作用的实验。
（1）实验中，把载有水绵和好氧细菌的临时装片，放在没有空气并且黑暗的环境中，排除环境中光线和氧的影响，然后用极细的光束照射水绵。
通过显微镜观察，发现好氧细菌只集中在叶绿体受光部位的周围；（2）将上述临时装片完全暴露在阳光下，则观察到好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位的周围。
植物生理学第3章 植物的光合作用(二)
3.3 光合作用机理
反应中心
• 光能转换色素分子+原初电子受体+原初电 子供体。
• 基本成分为蛋白质和脂类。 • 光能转换色素分子为叶绿素a分子，这个叶
绿素a分子与脂蛋白结合排列在片层结构上。 • 色素电子传递。 • 高等植物最终电子供体是水，最终电子受
体为NADP。
7.10 Basic concept of energy transfer during photosynthesis
Cytb6-f复合体
• 组成：有4个多肽组成，其 中三个含Fe,(分别含cytb6, cytf,和 Fe-S)。
• 功能：参与电子传递和质子 传递(PQ穿梭)
4) ATP合成酶复合体
• 组成：
CF1： α：β：γ：δ：ε 5 种多肽。
组成比例为 α：β：γ：δ： ε= 3：3：3：3：1。
CF0由I、II、III和IV四个 亚基组成。组成比例为 I： II：III：IV= 1：1：12：1。
种波长的光波促进光合效率的现象称 为 Emerson enhancement effect.
3.3 光合作用机理
Emerson效应： Emerson（1957）发现在远红光条件下如补充红光(波 长大于650nm)，则量子产量大增，且比这两种波长光单独照射的量 子产量还多，这种现象称为Emerson效应。
光系统II(PSII)
• 三部分组成： A. D1&D2:
• 中心色素分子：P680 • 原初电子受体：pheo • 原初电子供体：Z(Tyr) • QA，QB等传递体 LHCII: CP43 & CP47, B559 OEC or MSP: • 33 kDa, 23 kDa & 16
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第三章植物的光合作用
(三)温度
温度三基点
图32 不同CO2浓度下温度对光合速率的影响 a.在饱和第三CO章2植浓物度的下光合；作b用.在大气CO2浓度下
(四)水分
直接原因:水为光合作用的原料。 但用于光合作用的水不到蒸腾失水的1%， 因此缺水影响光合作用主要是间接的原因。
• 间作、套种、林带树种选择、采伐、摘叶等
第三章植物的光合作用
(二)CO2
CO2补偿点 CO2饱和点
大气中约350 (即0.69mg/L )
图 30第叶三章片植光物的合光速合率作用对细胞间隙CO2浓度响应示意图
• 不同类型植物CO2补偿点不同，C4植物由于CO2 呼吸极低，CO2补偿点很低，小于10ppm，C3植 物CO2补偿点较高30~70ppm。（μl·L-1）
=（光合面积 X 光合速率 X 光合时间—产物消耗）
X 经济系数
第三章植物的光合作用
二、提高光能利用率的途径
1. 增加光合面积 （1）合理密植 （2）改变株型
第三章植物的光合作用
2. 延长光合时间 (1) 提高复种指数 轮作\间作\套种 (2) 补充人工光照 （3）延长生育期 防止叶片早衰
第三章植物的光合作用
第三章植物的光合作用
光补偿点(light compensation point,LCP)
阳生植物光补偿点较高,3-5千lx，阴生植物 较低，几百～1千lx（1～5μmolm-2s-1）。 • 光补偿点代表了植物利用弱光的能力，光 补偿点越低，利用弱光的能力越强。在 24h全光照下，光补偿点也是植物生存的 最低光强，这时植物没有干物质积累，不 能长大。
➢ 叶绿体是进行光合作用的细胞器。类囊体是光反应 的场所，其膜上存在PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP 酶四类蛋白复合体。基质是暗反应的场所，内含同 化. CO2的全部酶类。高等植物的光合色素有两类： (1)叶绿素，主要是叶绿素a和叶绿素b；(2)类胡萝 卜素，其中有胡萝卜素和叶黄素。叶绿素生物合成 的起始物是δ-氨基酮戊酸，该合成过程要有光照， 并受温度和矿质元素等的影响。植物、叶绿素含量、 来自ubisco 和PEPC的活性等。
第三章植物的光合作用
3．同化物的输出 • 光合产物积累，就会对光合作用产生反馈抑制。
例如，将植物正在发育的果实摘去，使光合速率 下降；
第三章植物的光合作用
三、影响光合作用的环境因素 （一）光照 light（强度、时间、波长） • 光是光合作用的来源和条件
•作物一般为 ：4-6 gDW·m-2·d-1，高可达16
gDW·m-2·d-1
第三章植物的光合作用
LI-6200光合作用分析系统
LCA-4光合作用分析系统
第三章植物的光合作用
二、影响光合作用的内部因素
种类、品种、生育期等
１．叶龄 leaf age • 叶片发育过程中，光合速率的变化呈单峰曲线． ２.叶的结构 叶片气孔的数量和大小 、Ｃ４植物一般大于Ｃ３
第三章植物的光合作用
第六节 光合作用与产量形成 —、植物的光能利用率
第三章植物的光合作用
概念 植物的光能利用率是指植物光合作用所累积 的有机物所含的能量，占光能投入量的百分 比。
约为1％
碳水化合物平均能量17.2KJ/g
不良条件、呼吸运输消耗 第三章植物的光合作用
光合产量 =光合面积 X 光合速率 X 光合时间 生物产量 =光和产量 — 产物消耗 经济产量 = 生物产量 X 经济系数
① 光是光合作用的能量来源； ② 光是叶绿素生物合成的必需因子； ③ 光调节气孔开放； ④ 光调节反应中一些光调节酶的活性 （Rubisco、PEPC、FBP、SBP酯酶，Ru5P激 酶）。
第三章植物的光合作用
光强-光合第曲三线章植图物的解光合作用 A.比例阶段； B.比例向饱和过渡阶段； C.饱和阶段
在缺水时，光合作用降低：
（1）缺水时，气孔关闭，减少CO2的供应；
（2）缺水时，抑制光合产物的外运，反馈抑制。
（3）严重缺水时，会导致光合器结构的破坏。
(4) 缺水时,叶片生长缓慢.
第三章植物的光合作用
（五）矿质营养
（1）光合器官的组成成分：N、Mg、Fe、 Cu、Zn （2）参与酶活性的调节和光合放氧：Mg、 Fe、Mn、Cl、Ca （3）Pi促进蔗糖形成，P、K促进蔗糖外运。
光饱和现象(light saturation)
光饱和点 (LSP)
光饱和点代表了植物利用强光的能力，光饱和点越 高，植物利用强光的能力越强。 C4植物光饱合点较高，如玉米，单叶可达8万 lx≈1500μmol·m-2s-1，C3植物光饱和点较小，如小 麦单叶为3万lx≈550μmol·m-2s-1。
第三章植物的光合作用
2．光合生产率 photosynthetic productivity
•也称为净同化率 (NAR,net assimilation rate)指每天 每平方米叶面积积累干物质的克数(gDW·m-2·d-1)，是 表示田间作物光合生产能力的常用方法。它比光合速率低， 因为已去掉呼吸等消耗。
3. 提高光合效率
除了光、温、水、气(增加C02浓度)、肥外， 还可 （1） 降低光呼吸消耗,如用光呼吸抑制剂 （2）免除环境胁迫 病虫害 （3）化学调控 如棉花数次喷缩节胺，叶小、厚，叶
绿素增加，延缓衰老，同化物向生殖器官分配多
第三章植物的光合作用
小结
➢ 光合作用是光合生物利用光能同化. CO2生成有机物 的过程。植物的光合作用能氧化水而释放氧气，它 在光能转化、有机物制造和环境保护等方面都有巨 大的作用。
第三章植物的光合作用
➢根据能量转变的性质将光合作用分为三个过程：(1) 光能的吸收、传递和转换，由原初反应完成；(2)电能 转变为活跃的化学能，由电子传递和光合磷酸化完成； (3)活跃化学能转变为稳定的化学能，由碳同化完成。 ➢原初反应是反应中心中进行，包括光物理与光化学 两个阶段。光物理指天线色素吸收光能，通过分子间 能量传递，把光能传给反应中心色素；光化学是指受 光激发的反应中心色素发生光氧化还原反应。原初反 应的结果，使反应中心发生电荷分离，产生的高能电 子用于驱动光合膜上的电子传递。
第五节 影响光合作用的因素
1.(净)（Pn）
➢CO2吸收量或干物质积累量来表示。
CO２+ H２O 光 叶绿体 (CH２O) ＋ O２
CO2吸收量
干物质积累量 O2释放量
μmol CO2·m-2·s-1
mgDW·dm-2·h-1 μmolO2·m-2·s-1
玉米:46-63;:55;:42-49;
小麦:17-31