中国科学院大学植物生理学课件：第三章植物的光合作用
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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。
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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
第三章 植物的光合作用
• 大部分叶绿素分子和类胡萝卜素都具有吸 收和传递光能的作用；
• 少数叶绿素a分子具有将光能转变为电能的 作用。
2、光合色素的吸收光谱
吸收光谱的概念 某一物质对各种不同的光有不同程度
吸收，将这种吸收以波长的函数作图，就 得到了此物质的吸收光谱。
物质波谱及太阳光的光谱
（1）叶绿素吸收光谱
有两个强吸收峰区
基质：主要成分是可溶性蛋白质(酶) 和其它代谢物质。 呈流动性状态。在电镜下还可见许多微粒结构，包 括DNA纤丝、核糖体、淀粉等。叶绿体内的部分蛋 白质就是由叶绿体自身合成的。
片层系统：由许多片层组成的片层系统。是由基质类 囊体和基粒类囊体相互连接而形成的三维空间网状 结构。贯穿于整个基质中。
（叶绿体）
植物），或是2.3∶1（阴生植物）。 ➢ 叶黄素与胡萝卜素约为2:1
？？
深秋树叶变黄的原因
（3）光合色素的分布
➢光合色素都包埋在类囊体膜中，以非共价键与蛋白质结合在 一起。 ➢各色素分子间的距离和取向较固定，使得能量传递或电子传 递可有效地进行。
光合色素的共同特点
• 分子内具有许多共轭双键，能捕获光能， 捕获光能能在分子间传递。
第二节 叶绿体和光合色素
一、叶绿体结构 二、光合色素
1 光合色素的结构和性质 2 光合色素的吸收光谱 3 光能的吸收与释放
一、叶绿体的结构
高等植物叶绿体多呈扁平椭球形，主要分布 在叶片的栅栏组织和海绵组织中。
叶绿体膜: 分两层。外层厚65 ，是非特异离子扩散 膜。低分子物质可以较快的透过。内层膜厚约85 ， 对离子有低渗透性。是有选择性的生物膜。
• 当电子回到基态时，激发能可以通过以下方式释放:
( 1)以热的形式； ( 2)以光辐射的形式； ( 3)用于光合作用；(通过诱导共振的方式经多次 传递到反应中心)。
• 少数叶绿素a分子具有将光能转变为电能的 作用。
2、光合色素的吸收光谱
吸收光谱的概念 某一物质对各种不同的光有不同程度
吸收，将这种吸收以波长的函数作图，就 得到了此物质的吸收光谱。
物质波谱及太阳光的光谱
（1）叶绿素吸收光谱
有两个强吸收峰区
基质：主要成分是可溶性蛋白质(酶) 和其它代谢物质。 呈流动性状态。在电镜下还可见许多微粒结构，包 括DNA纤丝、核糖体、淀粉等。叶绿体内的部分蛋 白质就是由叶绿体自身合成的。
片层系统：由许多片层组成的片层系统。是由基质类 囊体和基粒类囊体相互连接而形成的三维空间网状 结构。贯穿于整个基质中。
（叶绿体）
植物），或是2.3∶1（阴生植物）。 ➢ 叶黄素与胡萝卜素约为2:1
？？
深秋树叶变黄的原因
（3）光合色素的分布
➢光合色素都包埋在类囊体膜中，以非共价键与蛋白质结合在 一起。 ➢各色素分子间的距离和取向较固定，使得能量传递或电子传 递可有效地进行。
光合色素的共同特点
• 分子内具有许多共轭双键，能捕获光能， 捕获光能能在分子间传递。
第二节 叶绿体和光合色素
一、叶绿体结构 二、光合色素
1 光合色素的结构和性质 2 光合色素的吸收光谱 3 光能的吸收与释放
一、叶绿体的结构
高等植物叶绿体多呈扁平椭球形，主要分布 在叶片的栅栏组织和海绵组织中。
叶绿体膜: 分两层。外层厚65 ，是非特异离子扩散 膜。低分子物质可以较快的透过。内层膜厚约85 ， 对离子有低渗透性。是有选择性的生物膜。
• 当电子回到基态时，激发能可以通过以下方式释放:
( 1)以热的形式； ( 2)以光辐射的形式； ( 3)用于光合作用；(通过诱导共振的方式经多次 传递到反应中心)。
植物生理学-光合作用完整版本137页PPT
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪பைடு நூலகம்
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
137
植物生理学-光合作用完整版本
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
植物的光合作用课件课件
ØPQH２+2PC(Cu２＋) Cyt b６/f PQ +2PC(Cu＋)+ 2H＋
现在学习的是第25页，共62页
3、PSⅠ
PSⅠ的生理功能是吸收光能，进行光化学反应，产生强的还原 剂，用于还原NADP+，实现PC到NADP+的电子传递。
现在学习的是第26页，共62页
PSI反应中心结构模式
模式图中显示了复合体中以A
现在学习的是第41页，共62页
（三）CAM途径
现在学习的是第42页，共62页
（四）光合产物
氨基酸
糖类
蛋白质
有机酸
脂肪
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现在学习的是第44页，共62页
第四节 光呼吸
光呼吸的概念：植物绿色细胞依赖光照，吸收O2和放出CO2的过
程。 一、光呼吸的途径
1.乙醇酸的形成：RuBP加氧酶催化RuBP分解成磷酸乙醇酸和磷酸甘油
E:每摩尔量子具有的能量(爱因斯坦) N:亚伏加德罗常数(6.0×21023)
现在学习的是第10页，共62页
（二）吸收光谱 叶绿素吸收光谱的两个最强区： 红 光区640-660nm蓝紫光区430-450nm。
类胡萝卜素的最大吸收带在蓝紫光部分。 （三）荧光现象和磷光现象
现在学习的是第11页，共62页
水的氧化与放氧
Ø放氧复合与水的裂解和氧的
释放。 Ø水的氧化反应是生物界中植物光合作用特有的反 应，也是光合作用中最重要的反应之一。
Ø每释放1个O２需要从2个H2O中移去 4 个 e-，同时形成 4 个 H＋。
ØCO２+2H２O* 光 叶绿体 (CH２O)+ O2*+ H２O
1.非循环式光合磷酸化
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3、PSⅠ
PSⅠ的生理功能是吸收光能，进行光化学反应，产生强的还原 剂，用于还原NADP+，实现PC到NADP+的电子传递。
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PSI反应中心结构模式
模式图中显示了复合体中以A
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（三）CAM途径
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（四）光合产物
氨基酸
糖类
蛋白质
有机酸
脂肪
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第四节 光呼吸
光呼吸的概念：植物绿色细胞依赖光照，吸收O2和放出CO2的过
程。 一、光呼吸的途径
1.乙醇酸的形成：RuBP加氧酶催化RuBP分解成磷酸乙醇酸和磷酸甘油
E:每摩尔量子具有的能量(爱因斯坦) N:亚伏加德罗常数(6.0×21023)
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（二）吸收光谱 叶绿素吸收光谱的两个最强区： 红 光区640-660nm蓝紫光区430-450nm。
类胡萝卜素的最大吸收带在蓝紫光部分。 （三）荧光现象和磷光现象
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水的氧化与放氧
Ø放氧复合与水的裂解和氧的
释放。 Ø水的氧化反应是生物界中植物光合作用特有的反 应，也是光合作用中最重要的反应之一。
Ø每释放1个O２需要从2个H2O中移去 4 个 e-，同时形成 4 个 H＋。
ØCO２+2H２O* 光 叶绿体 (CH２O)+ O2*+ H２O
1.非循环式光合磷酸化
植物的光合作用PPT课件
叶绿体：CO2+H2O
产物 有机物和氧
光能 叶绿体
（CH2O)
+O2
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5
2、细菌光合作用 (Bacterial photosynthesis) 光、叶绿素
CO2 + H2S
CH2O + H2O+S
3、化能合成作用(Chemosynthesis) 化能合成细菌
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6
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7
叶绿醇则以酯键与在 第Ⅳ吡珞环侧键上的 丙酸结合
庞大的共轭体系,起着吸收 光能,传递电子,以诱导共 振的方式传递能量,但不参 与H的传递或氧化还原
H+,Cu2+可取代Mg
图3-3 叶绿素a的结构式
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16
⑵胡萝卜素和叶黄素：四萜类、有α- 、β-、γ- 三种异构 体。不溶于水，但能溶于有机溶剂。
双光增益现象（爱默生效应）
爱默生等发现，在用远红光（光波大于685nm ）照射条件下， 如补充红光（约650nm) ，则量子产额大增，比这两种波长 的光单独照射的总和还要多。这种两种光波促进光合效率的 现象，叫双光增益现象（爱默生效应）。
所以，认为光合作用包括两个光系统，后来证明确实如此。
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14
2、光合色素化学结构与性质 ⑴叶绿素（chlorophyll) 叶绿素不溶于水，但能溶于酒精、丙酮和石油醚等有 机溶剂。其化学组成如下：
chla: C55H72O5N4Mg chlb: C55H70O6N4Mg
叶绿素是叶绿酸的酯。叶绿酸是双羧酸，其羧基中的 羟基分别被甲醇和叶绿醇所酯化。所以其分子式为：
粪吡啉原Ⅲ
有氧条
植物生理学 光合作用ppt课件
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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
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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。
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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。
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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。
植物的光合作用课件课件.
植物的光合作用课件课件.一、教学内容本节课将深入探讨教材第3章“植物生理学”中的第2节“光合作用”。
具体内容包括光合作用的定义、反应方程式、光反应与暗反应的机制、光合作用在生态系统中的作用以及影响光合作用效率的环境因素。
二、教学目标1. 理解光合作用的基本概念，掌握其反应方程式及过程。
2. 分析光反应与暗反应的相互关系，理解其在能量转换中的作用。
3. 掌握影响光合作用效率的主要环境因素，并能够解释其在实际生产中的应用。
三、教学难点与重点教学难点：光反应与暗反应的详细过程及其相互转换机制。
教学重点：光合作用的基本概念、反应方程式以及影响其效率的环境因素。
四、教具与学具准备教具：PPT课件、黑板、粉笔。
学具：笔记本、教材、彩色笔。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）利用PPT展示植物生长过程中光合作用的实际应用，如温室栽培、农田灌溉等，引发学生对光合作用的好奇和思考。
2. 知识讲解（15分钟）详细讲解光合作用的基本概念、反应方程式、光反应与暗反应的机制，配合PPT展示相关图片和动画，使学生更直观地理解。
3. 例题讲解（10分钟）通过具体例题，讲解如何运用光合作用的原理解决实际问题，提高学生的应用能力。
4. 随堂练习（10分钟）分组讨论，让学生针对本节课所学内容，完成随堂练习题，巩固知识点。
5. 知识拓展（5分钟）介绍光合作用在新能源开发、环境保护等方面的应用，拓宽学生的知识视野。
六、板书设计1. 光合作用基本概念2. 光合作用反应方程式3. 光反应与暗反应机制4. 影响光合作用效率的环境因素七、作业设计1. 作业题目：（1）简述光合作用的基本概念及其在生态系统中的作用。
（2）分析光反应与暗反应之间的联系和区别。
（3）列举并解释影响光合作用效率的三个环境因素。
2. 答案：（1）光合作用是植物通过光能将二氧化碳和水合成有机物和氧气的过程，其在生态系统中具有能量转换和物质循环的作用。
（2）光反应和暗反应是光合作用的两个阶段，光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应将ATP和NADPH中的能量转化为化学能，储存在有机物中。
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• 目前人类每年消耗的能量约为7×1019J。 而光合作用固定的太阳能是它的100倍， 7×1021J（=165亿亿吨水）。
Photosynthesis Provides Consumers with Energy Through the Ingestion of Producers
3．维持大气O2和CO2的相对平衡
叶绿体亚显微结构
1.叶绿体被膜(chloroplast envelope) 2.基质及内含物
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，它的 主要功能是控制物质的进出，维持光合作用的微环境。外膜 (outer 被膜以内的基础物质称为基质 (stroma)，基质以水为主体，内含多种离子、低 主要功能是控制物质的进出，维持光合作用的微环境。外膜 (outer membrane)为非选择性膜，分子量小于10000的物质如蔗糖、核酸、无机盐 分子的有机物，以及多种可溶性蛋白质等。基质是进行碳同化的场所，它含有 类囊体 (thylakoid) 是由单层膜围起的 10000的物质如蔗糖、核酸、无机盐 membrane) 为非选择性膜，分子量小于 等能自由通过。内膜 (inner membrane)为选择透性膜，CO2、 O2 、 H2O 可自 还原 CO2与合成淀粉的全部酶系；基质中含有氨基酸、蛋白质、 DNA 、 RNA 、脂 扁平小囊，膜厚度 5-7nm ，囊腔 (lumen) 等能自由通过。内膜 (inner membrane)为选择透性膜，CO2、O2、H2O可自 由通过； Pi、磷酸丙糖、双羧酸、甘氨酸等需经膜上的运转器 类( 糖脂、磷脂、硫脂 ) 、四吡咯 (叶绿素类、细胞色素类)和萜类(类胡萝卜素、 空间为 10nm 左右，片层伸展的方向为叶 由通过； Pi 、磷酸丙糖、双羧酸、甘氨酸等需经膜上的运转器 (translocator) 才能通过；蔗糖、C5-C7糖的二磷酸酯、NADP+、PPi等物质 叶醇 )等物质及其合成和降解的酶类，还含有还原亚硝酸盐和硫酸盐的酶类以 绿体的长轴方向。类囊体分为二类：一 (translocator) 才能通过；蔗糖、C5-C7糖的二磷酸酯、NADP+、PPi等物质 则不能通过 及参与这些反应的底物与产物 ；基质中有淀粉粒(starch grain)与质体小球 类是基质类囊体 (stroma thylakoid), 则不能通过 (plastoglobulus) ，它们分别是淀粉和脂类的贮藏库 又称基质片层(stroma lamella)，伸展 在基质中彼此不重叠；另一类是基粒类 囊体(grana thlylakoid)，或称基粒片 层(grana lamella)，可自身或与基质 类囊体重(granum)。片层与片层互相接 触的部分称为堆叠区(appessed region)，其他部位则为非堆叠区 (nonappressed region) 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，它的 3. 类囊体
• 每个叶肉细胞含 有20-100个叶绿 体，据计算，每 平方毫米（mm2） 蓖麻叶片上有35×107（千万） 个叶绿体，因此， 在叶片中，叶绿 体的总表面积非 常大，有利于接 受光能和吸收CO2。
• 在高等植物中，尤其是在被子植物中，叶绿体在细胞质中的 位置随光照强度而变化，在强光下，叶绿体以窄面受光，避 免过强的光照对叶绿体的伤害，在弱光下，以宽面受光，以 接受更多的光能。
1960年
1970年 1990年
310ppm
320ppm 330-350ppm过多已经产生温室效应，使气温升高。
CO2的危害和益处
• CO2浓度升高，产生温室效应，它的危害是 （1）使干旱地区更干旱，沙漠化扩大； （2）南北极冰川融化，海平面上升，沿海低洼 地淹没 CO2浓度升高也有有利之处： （1）在部分地区有利于光合作用； （2）气温升高扩大植物的分布范围。 内蒙古阿拉善地区的沙尘暴 duststorm
第三章 植物的 光合作用
主讲教师：吴传书
中国科学院大学 2013.10.26
• 植物的碳素营养方式分两种：自养生物吸收二氧化碳转变 成有机物的过程叫碳素同化作用(carbon assimilation)。 不能进行碳素同化作用的生物称之为异养生物，如动物、 某些微生物和极少数高等植物 • 碳素同化作用三种类型：细菌光合作用、绿色植物光合作 用和化能合成作用。其中以绿色植物光合作用最为广泛， 合成有机物最多，与人类的关系也最密切，因此，本章重 点介绍绿色植物的光合作用
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O2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
光合作用的意义
探讨光合作用的规律和机理，对于有效 利用太阳能，更好地为人类服务，具有 重大的理论和实际意义。其意义在于： 1．将无机物转变成有机物
地球上的自养植物一年同化的碳素约为2×1011吨， 其中60％是由陆生植物同化的，余下的40％是由浮 游植物同化的
光合作用的结果之一是将简单的无机物CO2， 转化为有机物，这不仅满足了植物自身发展 的需要，而且也成为其它异养生物的碳素来 源。因此，在生物圈中，绿色植物是基础生 产者。 据估计，地球上每年固定7×1011吨CO2，折 合成碳素为1.39×1011吨，折合为有机物为 5×1011吨。
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）
第一节 光合作用的重要性
• 光合作用（photosynthesis）是 指绿色植物吸收光能，同化二氧 化碳和水，制造有机物质并释放 氧气的过程。光合作用的最简式： CO2＋H2O→（CH2O）＋O2 • S.Ruben和M.D.Kamen（1941，美 国）通过18O2和C18O2同位素标记实 验，证明光合作用中释放的O2来自 于H2O。为了把CO2中的氧和H2O中 的氧在形式上加以区别，用下式 作为光合作用的总反应式：CO2 + 2H2O* → (CH2O) + O*2 ＋H2O
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荒漠化 desertification
第二节 叶绿体及叶 绿体色素
• 绿色植物进行光合 作用的主要器官是： 叶片，而叶绿体则 是光合作用的主要 细胞器。
一 叶绿体的结构和成分
（一） 叶绿体的结构
在显微镜下观察，发现高 等植物的叶绿体大多数呈 椭圆形，一般直径约为36微米，厚约2-3微米。而 每平方毫米的叶绿体数目 十分庞大，这样叶绿体的 表面积比叶片大得多。在 电子显微镜下贯产，发现 叶绿体是由叶绿体被膜、 基质和类囊体三部分组成