第三章光合作用
第三章--光合作用习题及答案
第三章光合作用一、名词解释1. 光合作用2. 光合强速率3. 原初反应4. 光合电子传递链5. PQ穿梭6. 同化力7. 光呼吸8. 荧光现象9. 磷光现象10. 光饱和点11. 光饱和现象12. 光补偿点13. 光能利用率14. 二氧化碳饱和点15. 二氧化碳补偿点16. 光合作用单位17. 作用中心色素18. 聚光色素19. 希尔反应20. 光合磷酸化21. 光系统22. 红降现象23. 双增益效应24. C3植物25. C4植物26. 量子产额27. 量子需要量28. 光合作用‘午睡’现象三、填空题1. 光合色素按照功能不同分类为和。
2. 光合作用的最终电子供体是,最终电子受体是。
3. 光合作用C3途径CO2的受体是,C4途径的CO2的受体是。
4. 光合作用单位由和两大部分构成。
5. PSI的原初电子供体是,原处电子受体是。
6. PSII的原初电子受体是,最终电子供体是。
7. 光合放氧蛋白质复合体又称为,有种存在状态。
8. C3植物的卡尔文循环在叶片的细胞中进行,C4植物的C3途径是在叶片的细胞中进行。
9. 在卡尔文循环中,每形成1摩尔六碳糖需要摩尔ATP,摩尔NADPH+H+。
10. 影响光合作用的外部因素有、、、和。
11. 光合作用的三大步聚包括、和。
12. 光合作用的色素有、和。
13. 光合作用的光反应在叶绿体的中进行,而暗反应是在进行。
14. 叶绿素溶液在透射光下呈色,在反射光下呈色。
15. 光合作用属于氧化还原反应,其中中被氧化的物质是,被还原的物质时是。
16. 类胡萝卜素吸收光谱最强吸收区在,它不仅可以吸收传递光能,还具有的作用。
17. 叶绿素吸收光谱有光区和光区两个最强吸收区。
18. 光合作用CO2同化过程包括、、三个大的步骤。
19.根据光合途径不同,可将植物分为、、三种类别。
20. 尔文循环按反应性质不同,可分为、、三个阶段。
21. 在光合作用中,合成淀粉的场所是,合成蔗糖的场所是。
浙教版必修一第三章第五节光合作用
水分子光解产生氧气过程
水的光解
在光反应中,水分子被光解为氧 气、电子和质子,其中氧气被释
放到大气中。
光合磷酸化
光解水产生的电子和质子通过电子 传递链进行传递,同时驱动ADP磷 酸化生成ATP,为暗反应提供能量。
氧化还原反应
在电子传递过程中,发生了一系列 的氧化还原反应,涉及多种辅酶和 因子的参与。
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04 光合作用与农业生产实践 联系
提高农作物产量途径探讨
01
02
03
04
选用高光效品种
选择对光能利用率高的农作物 品种,提高单位面积产量。
延长光合作用时间
通过合理密植、间作套种等措 施,增加叶面积指数,延长光
合作用时间。
提高光能利用率
采取合理的耕作制度、施肥措 施等,改善农田小气候,提高
光能利用率。
02 光合作用基本原理
Байду номын сангаас
光能捕获与传递机制
光合色素吸收光能
光系统的作用
光合色素(如叶绿素)能够吸收光能, 并将其转化为化学能,用于推动光合 作用的光反应过程。
光系统(包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ)是 光能捕获和传递的重要场所,其中包含 了多种光合色素和蛋白质复合物。
光能的传递
吸收的光能通过光合色素之间的传递, 最终到达反应中心,激发电子跃迁并 产生高能电子。
。
温度变化对光合作用影响实验分析
实验目的
研究温度对植物光合作用的影响。
实验材料
选择适当的植物叶片,并控制实验环 境温度。
实验步骤
设定不同的温度梯度,如低温、适温、 高温等,分别测量植物在不同温度下 的光合作用速率。
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
第三章 植物的光合作用u
比例:叶绿素a与b的比例是3∶1但不是恒定的。 化学式:
化学组成 :叶绿素是复杂的有机化合物,是二羧酸
酯类物质(叶绿素酯)一个羧基为甲醇酯化,一个羧 基为叶绿醇酯化。
化学式: 叶a结构特征
(1)理化性质: a、溶解性:叶绿素a、b都不溶于水,但能 溶于酒精、丙酮和石油醚等有机溶剂;
B、皂化反应:与碱能发生皂化反应生成叶 绿素盐溶于水。 C、发生取代反应:能被H+、Cu+2取代反 应生成去镁叶绿素和铜代叶绿素。
参P60图3-2
3)基粒:光合色素集中之地,光能转变为化学能的 场,由闭合囊状体组成,称类囊体。 4)类囊体:构成叶绿体的片层系统中闭合囊状物, 内为水溶液。 基粒类囊体: 间质类囊体: 不同植物或同一植物的不同部位的叶绿体内的基 粒类囊体数目不同。 凡光合细胞都有类囊体。 5)嗜锇滴:叶绿体间质中的容易与锇酸结合的颗粒。 其主要成分为亲酯性醌类物质。生理功能是贮藏脂 类物质。
(3)矿质元素缺乏:主要是氮、镁、铁、锰、铜、
锌;
5.几种现象:
黄化现象(etiolation):早春寒潮过后水道秧苗 变白现象
6.叶绿素的开发利用:牙膏、美容、药用等
本节课结束
复习上节课内容:
1、叶绿素分子的结构有什么特征? 2、叶绿素分子的有哪些理化性质? 3、叶绿素对光谱的吸收有什么特征? 4、什么是荧光现象与磷光现象? 5、为什么树叶一般都为绿色?为什么叶片衰老 时会呈黄色?
(2)反应中心(reaction centre pigment):
将光能转化为化学能的膜复合蛋白,其中包含
少数特殊状态的具有光化学活性的叶绿素a分
子、脱镁叶绿素和醌等电子受体分子。
第三章 光合作用--光反应-电子传递
PSⅡ复合体
PSⅠ复合体
Cytb6/f复合体
质蓝素
铁氧化蛋白和 铁氧化蛋白— NADP+还原酶
质醌(PQ)
②质醌(PQ) (Plastoquinone)
质体醌为脂溶性分子,能在类囊体膜中自由移动,转运电子与质子。 质体醌在膜中含量很高,约为叶绿素分子数的5%~10%,故有“PQ库” 之称。 PQ库作为电子、质子的缓冲库,能均衡两个光系统间的电子传递
光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ,PSⅡ)
吸收短波红光(680nm)
光系统Ⅰ(PhotosystemⅠ,PSⅠ)
吸收长波红光(700nm)
光系统 II(PSⅡ)
D P A
PSⅡ的原初电子供体 反应中心色素 PSⅡ的原初电子受体 次级电子受体
H2 O P680
去镁叶绿素分子(Pheo)
Q(质体醌)
若干个β-胡萝卜素
三种电子载体分别为A0、A1
3个不同的Fe4-S4蛋白:Fx、FA、FB
⑤PSⅠ复合体功能:
吸收光能,进行光化学反应,传递电子从PC到NADP+
PSⅠ复合体 Cytb6/f复合体
DPA
反应中心色素分子(reaction center piment,P) 原初电子受体(primary electron acceptor,A)
原初电子受体(D)
指直接接收反应中心色素分子传来电子的电子传递体
反应中心色素分子(P680和P700)
是光化学反应中最先向原初电子受体供给电子的,因此 反应中心色素分子又称原初电子供体
蕴含的意义
第三节 原初反应 (Primary reaction)
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。包括光能的吸收、传递与光化学反应.
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
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)
第三章 植物的光合作用
2.意义 (1)将无机物转变成有机物 CO2 + 4H+ —— (CH2O) (2)随着物质的转变,将光能转变为化学能。
光能电能活跃的化学能稳定的化学能 hv eATP、NADPH CH2O
(3)释放氧,净化空气;并产生臭氧,滤去太 阳光中对生物有强烈破坏作用的紫外光。
第三章 植物的光合作用
430 nm波长的蓝光量子的能量为4.5710-19J
(二)吸收光谱(absorption spectrum) 太阳光到达地表面的波长大约是 300 nm —— 2600 nm 可见光的波长是 390 nm —— 770 nm 连续光谱: 光束通过三棱镜后可把白光分为七色 连续光谱。
吸收光谱:
第三、四、五节 光合作用过程
光合作用机制的研究
• 在研究外界条件影响时发现:弱光下增加光强能提高 光合速率,但当光强增加到一定值时,光合速率便不 再随光强的增加而提高;此时提高温度或CO2浓度才 能增强光合速率。由此推理,光合作用至少有两个步 骤:其一需要光,另一个则与温度相关。 希尔反应的发现和水氧化钟模型的提出。 藻类闪光实验:在光能相同时,一种用连续光照;另一 用闪光照射,中间间隔一暗期。发现后者的光合速率 比前者的要高。表明,光合作用不是任何步骤都需要 光。根据需光与否,将光合作用分为两个反应—光反 应和暗反应。
(1)叶绿素a在红光区的吸收带偏向长光波方 向,而在兰紫光区则偏向短光波方向.
(2)叶绿素a在红光区的吸收带宽些,兰紫光 区窄些,叶绿素b与其相反.
2.类胡罗卜素的吸收光谱 1)吸收光谱 —— 兰紫光区 2)重要功能 —— 吸收光能并向叶绿素传递 ——可进行光保护 吸收兰紫光形成激发态的类胡罗卜素 热耗散返回基态淬灭激发态的叶绿素 避免吸收的多余能量对光合系统的伤害
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。
第三章-光合作用--光反应-电子传递
3.色素分子间的能量传递
激发态的色素分子把激发能传递给处于基 态的同种或异种分子而返回基态的过程.
激子传递(exciton transfer)
➢ 激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子, 它能转移能量但不能转移电荷。在相同分子内依 靠激子传递来转移能量的方式称为激子传递。
共振传递(resonance transfer)
二、光化学反应
反应中心色素—反应中心
一、光能的吸收与传递:
(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。
➢其中一个低能的电子获得能量后就可克服原子核正电荷对 其的吸引力而被推进到高能的激发态(excited state) 。
双光增益效应ps和ps的光化学反应光系统photosystemps光系统photosystemps吸收短波红光680nm吸收长波红光700nm光系统iipspsps的原初电子受体的原初电子受体反应中心色素次级电子受体去镁叶绿素分子去镁叶绿素分子pheopheoq质体醌p680psps的原初电子的原初电子供供体体光系统ipsipsps的原初电子受体的原初电子受体反应中心色素最终电子受体fdfdp700pspsii的原初电子的原初电子供供体pcnadpnadp功能与特点吸收光能光化学反应电子供体反应中心色素分子原初电子供次级电子受体末端电子受体ps还原nadp实现pc到nadp的电子传递pcp700心fdnadp电子最终受体ps使水裂解释放氧气并把水中的电子传至质体醌
➢ 若干个β-胡萝卜素 ➢ 三种电子载体分别为A0、A1 ➢ 3个不同的Fe4-S4蛋白:Fx、FA、FB
⑤PSⅠ复合体功能:
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。
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】第3章 光合作用
这一错误的假设是如何被纠正的呢?
(1)细菌光合作用
1930年,Stanford大学 Niel
细菌光合作用:
CO2 + H2S
CH2O + S
植物光合作用:
CO2 + H2O
CH2O + O2
三、光合作用的研究历史:
(2)希尔反应和希尔氧化剂;
4Fe3++2H2O
4Fe2++4H++O 2
希尔氧化剂
秋天叶片呈现黄色、红色。
影响叶绿素合成的条件 第二节 叶绿体与光合色素 (1)光照 黄化 度
(3)矿质元素 缺绿病 分
(5)O2
第三节 光合作用的机理
能量 变化
光能
电能
活跃的 化学能
稳定的 化学能
能量 物质
转变 过程
反应 部位
量子
电子
原初反应 电子传递
ATP NADPH2
碳水化 合物等
光合磷酸化 碳同化
光 合 链 的 特 点
光合链的特点
①电子传递链主要由光合膜上的 PSⅡ、Cytb6/f、PSI三个复 合体串联组成。
②电子传递有二处是逆电势梯度,这种逆电势梯度的“上坡” 电子传递均由聚光色素复合体吸收光能后推动,而其余电 子传递都是顺电势梯度进行的。
③水的氧化与PS Ⅱ 电子传递有关,NADP+的还原与 PSI电子 传递有关。
• 光系统Ⅱ (photosystem Ⅱ,简称PSⅡ)的颗粒较大,直径为17.5nm, 主要分布在类囊体膜的叠合部分。
• 两者的组成成分有所不同。
(二)光合电子传递体及其功能 1. PSⅡ (1)PSII的结构与功能
第三章光合作用(谢)
1摩尔光子具有的能量: E=Nhυ=Nhc/λ
吸收光谱:颜色与吸收光谱?叶片为何绿色? 叶绿素a和b:兰紫光区和红光区 胡萝卜素和叶黄素:兰紫区,
叶绿素a和b吸收光谱:
曲线1,细菌叶绿素a;曲线2,叶绿素a;曲线3,叶绿素b; 曲线4,藻胆红素;曲线5,β-类胡萝卜素
第二节 叶绿体与光合色素
(二)叶绿体色素 3.荧光? 叶绿素溶液在辐射光下呈现棕红色,称为荧光 现象;
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。
荧光与磷光(荧光原因?)
问题
肉眼能看到荧光? 为什么肉眼看不到正常叶片荧光?而提取 叶绿素溶液荧光强烈?
第二节 叶绿体与光合色素
4.生物合成
光合膜上的电子与质子传递概况
如何证明光合磷酸化与电子传递相偶联?
第六节 碳 同 化
利用光反应中形成的NADPH和ATP将CO2转化成稳定的碳 水化合物的过程,称(CO2 assimilation)碳同化。 碳同化途径三类: C3途径;C4途径;CAM(景天科酸代谢)途径。 三类植物: C3植物:仅C3途径 C4植物:C3+C4途径 CAM植物: C3+C4+CAM途径
活跃的 化学能
ATP NDAPH2 光合磷酸化 类囊体膜
稳定的 化学能
碳水化 合物等
能量 物质
转变 过程 反应 部位
碳同化
叶绿体间质
第四节 原初反应
光能的吸收 光能的传递 光能的转化
第四节 原初反应
光合单位:位于类囊体膜能进行光化学反应 的最小结构单位. 包括:作用中心光合磷酸化
第三章 植物的光合作用 Photosynthesis
第三章 光合作用
第三章光合作用名词解释:1、光合作用:绿色植物利用光能,把二氧化碳和水合成有机物质,并释放出氧气的过程。
2、光合速率:即光合强度,指单位时间单位叶面积所吸收的二氧化碳或释放的氧量,或单位时间单位叶面积所积累的干物质量,常用以下单位表示:CO2m g·dm-2·h-13、净光和强度:即表现光合强度,指总光合减去被测部位同时进行的呼吸强度。
4、原初反应:是光合作用的起点,指光合色素吸收日光能所引起的光物理及光化学过程。
包括光能的吸收和色素分子激发态的形成;天线色素分子间能量的传递;作用中心对光能的捕获、电荷分离。
5、光化学反应:是指反应中心色素分子吸收光能所引起的氧化还原反应。
6、反应中心:由反应中心色素分子及其原初电子受体与原初电子供体所组成,聚光色素分子吸收光能,传递到反应中心,反应中心色素分子被光量子所激发,失去电子呈氧化态,原初电子受体接受电子而被还原,反应中心色素分子失去电子即带正电荷,又可从它的原初电子供体获得电子而回复原状。
7、同化力:在电子传递及光合磷酸化作用中形成的NADPH+H+和ATP,随后用于CO2的同化,故称为同化力。
8、光呼吸:指绿色植物细胞在光下吸收O2,氧化乙醇酸,放出CO2的过程,称为光呼吸9、光饱和现象:在光照强度较低时,光合速率随光强的增加而相应增加;光强进一步提高时,光合速率的增加逐渐减小,当超过一定光强时即不再增加,这种现象称光饱和现象10、光饱和点:开始达到光饱和现象时的光照强度称为光饱和点。
11、光补偿点:在在光饱和点以下,光合速率随光照强度的减小而降低,到某一光强时,光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2达动态平衡,这时的光照强度称为光补偿点。
12、CO2饱和点:在一定范围内,植物净光合速度随CO2浓度增加而增加,但到达一定程度时再增加CO2浓度,净光合速率不再增加,这时的CO2浓度称为二氧化碳饱和点13、CO2补偿点:在CO2饱和点以下,光合作用吸收的CO2与呼吸同光呼吸释放的CO2 达动态平衡,这时环境中的CO2浓度称为CO2补偿点。
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一、名词解释1. C3途径2. C4途径3. 光系统4. 反应中心5. 原初反应6. 荧光现象7. 红降现象8. 量子产额9. 爱默生效应10. PQ循环11. 光合色素12. 光合作用13. 光合单位14. 反应中心色素15. 聚光色素16. 解偶联剂17. 光合磷酸化18. 光呼吸19. 光补偿点20. CO2补偿点21. 光饱和点22. 光能利用率23. 光合速率二、缩写符号翻译1. Fe-S2. PSI3. PSII4. OAA5. CAM6. NADP+7. Fd 8. PEPCase 9. RuBPO10. P680、P700 11. PQ 12. PEP13. PGA 14. Pheo 15. RuBP16. RubisC(RuBPC) 17. Rubisco(RuBPCO)三、填空题1. 光合作用的碳反应是在中进行的,光反应是在中进行的。
2. 在光合电子传送中最终电子供体是,最终电子受体是。
3. 在光合作用过程中,当形成后,光能便转化成了活跃的化学能;当形成后,光能便转化成了稳定的化学能。
4. 叶绿体色素提取掖液在反射光下观察呈色,在透射光下观察呈色。
5. P700的原初电子供体是,原初电子受体是。
6. 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。
7. 光合作用中释放的氧气来自于。
8. 与水光解有关的矿质元素为。
9. 和两种物质被称为同化能力。
10. 光的波长越长,光子所持有的能量越。
11. 叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个:一个在,另一个在。
12. 光合磷酸化有三种类型:、、。
13. 根据C4化合物和催化脱羧反应的酶不同,可将C4途径分为三种类型:、、。
14. 一般来说,正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例为;叶黄素和胡萝卜素的分子比例为。
15. 光合作用中,淀粉的形成是在中,蔗糖的形成是在中。
16. C4植物的C3途径是在中进行的;C3植物的卡尔文循环是在中进行的。
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_植物生理学第三章:植物的光合作用植物的光合作用是植物生理学中一个非常重要的过程,通过光合作用,植物能够将光能转化为化学能,并且产生出氧气和有机物质,为植物自身生长和发育提供能量和养分,也间接地为其他生物提供能源。
植物的光合作用是在叶绿体中进行的。
叶绿体是植物细胞中的一种细胞器,它含有叶绿素,可以吸收太阳光中的能量。
光合作用主要包括光能的吸收、光能的转换和产物的合成三个过程。
首先,光能的吸收过程。
植物的叶绿体中含有多种不同类型的叶绿素,它们能够吸收不同波长的光。
叶绿素中的色素分子吸收光子后激发,成为激发态叶绿素。
不同的叶绿素吸收不同波长的光,其中最主要的是吸收红光和蓝光的叶绿素a,然后是辅助叶绿素如叶绿素b和叶黄素等。
叶绿体中的叶绿素主要吸收短波长的光,因此植物呈现出绿色。
其次,光能的转换过程。
当叶绿素吸收光子之后,其中的电子被激发出来,并且通过一系列的电子传递过程,在两个光化学反应中最终形成高能态分子ATP和NADPH。
这两种高能物质是植物光合作用最重要的产物,它们为植物提供了能量和电子。
ATP是一种能量通货,它可以通过释放磷酸基团的能量来驱动其他细胞活动。
NADPH是一种电子载体,它可以将电子传递给碳固定反应中的酶,驱动二氧化碳的还原反应。
最后,产物合成过程。
产生的ATP和NADPH被用来驱动碳固定反应,也就是光合作用的第二阶段。
在这个阶段中,植物利用ATP和NADPH将二氧化碳还原成有机物质。
这个过程中最重要的酶是光合酶RuBisCO,它将二氧化碳与一种五碳糖RuBP反应生成六碳糖,然后分解成两个三碳糖PGA。
PGA在一系列酶催化作用下转化为三碳糖G3P,部分G3P能够通过其他途径转化为其他有机物质,但大部分会再次参与碳固定反应生成更多的RuBP。
总结起来,植物的光合作用是植物生理学中的一个重要过程,通过光合作用植物能够利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质并产生氧气。
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CH2
N
Ⅲ CH3
CH Ⅴ
CH
C=O
C-O-CH3
O
C=O
O
C 20H 39
叶绿素a 的结构式
第三章光合作用
C.叶绿素a与b的不同: 叶绿素a比b多两个氢少 一个氧。两者结构上的 差别仅在于叶绿素a的第 Ⅱ吡咯环上一个甲基 (- CH3)被醛基(-CHO)所 取代。
第三章光合作用
2 类胡萝卜素:聚光作用,消耗多余光能
他把两盆植物分别放 到两个 密闭的玻璃罩里。他发现植物能 够长 时间地活着,蜡烛没有熄灭, 小鼠活动正常。
植物可以在光下净化“坏了”的空气
第三章光合作用
光合作用
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?
绿色颗粒,将光能转化为化 学能。
第三章光合作用
• 类囊体:高等植物的叶绿体都有由许多片层组成的片层 系统,每个片层是由自身闭合的双层薄片组成,呈压扁 了的包囊状,称为类囊体,亦称光合膜,光合作用的能 量转化功能就是在其上进行。
• 基粒类囊体:每个基粒是由两个以上的类囊体垛叠在一 起,这些类囊体称基粒类囊体。
第三章光合作用
重点掌握
1. 掌握叶绿体结构及光合色素种类和性质; 2.初步弄清光合作用机理(重点和难点); 3.了解光呼吸的基本过程和主要生理功能; 4.弄清光合作用的影响因素。
第三章光合作用
光合作用 的部位
光合作用 的原料
光合作用 的产物
植物的绿色部分(叶茎 果等),主要是 叶片.
细胞中的 叶绿体
第三章光合作用
3 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 射光下呈红色这种现象称荧光现象。 胡萝卜素、 叶黄色和藻胆素都有荧光现象。 磷光现象:当叶绿素出现荧光后,立即中断光源, 溶液还能继续辐射出极微弱的红光(用精密仪器测 知), 这种现象叫做磷光现象。
第三章光合作用
从第一单线态以红光的形式 回到基态所发出的光
第一
第三章光合作用
从第一三单线 态回到基态所
发出的光
四、叶绿素的形成
(一)生物合成
谷氨酸或α-酮戊二酸 →二氧戊酸 →δ-氨基酮戊酸(ALA) → 胆色素原 → 尿卟啉原Ⅲ → 粪卟啉原Ⅲ →
原卟啉Ⅸ 叶绿素a
与Fe结合形成亚铁血红素
导入Mg原子→Mg-原卟啉
原脱植基
脱植基叶绿素a → 叶绿素a →叶绿素b。
第三章光合作用
b.结构:四个吡咯环围绕 镁形成卟啉环的头部,亲 水,位于光合膜的外表面, 收集光能;还有一个叶绿 醇形成的尾部,亲脂,插 入光合膜内部,与叶绿素 分子在类囊体膜上
的定位有关。
第三章光合作用
叶绿醇
CH2
CH
CH
H3C
Ⅰ
N
CH3(-CHO)
Ⅱ CH2CH3
N
胡萝卜素:是不饱和的碳氢化合物,分子式是
a.分类
C40H56,呈橙黄色, α-、β-、γ- 胡萝卜素。
叶黄素:是由胡萝卜素衍生的醇类,分子式
C40H56O2,呈黄色。
b.结构:(见书61页)
第三章光合作用
三、光合色素的光学特性
1 光自身的特性: • 从太阳辐射到地球的光波长范围为:300-2600nm • 植物光合能吸收的光波长范围为:400-700nm • 波长越小,能量越大 • 蓝光能量大,红光能量小 2 吸收光谱:叶绿素吸收能力极强,如果把叶绿素溶液放
• 基质类囊体:(基质片层)连接两个基粒的类囊体。 • 类囊体膜:光合作用的 能量转换是在类囊体膜上进
行,所以类囊体膜又叫光合膜。
第三章光合作用
基粒类囊体堆垛叠的生理意义: (1)膜的堆叠意味着捕获光能的机构高度密集,更有效
地吸收(收集)光能,加速光反应; (2)由于膜系统往往是酶的排列支架,膜垛叠就犹如形
CO2 H2O
来自于空气 来自于土壤
C6H12O6 O2
第三章光合作用
第一节 光合作用的重要性
一、光合作用(photosynthesis):
是指绿色植物吸收光能,同化CO2和H2O, 制造有机物并释放O2的过程。
光 6CO2+6H2O*光合细胞 (C6H12O6)n+O*2
基本公式
第三章光合作用
二、光合作用的重要性
第三章光合作用
五 植物叶色
1、叶色: 是叶子中各种色素的综合表现,主要是叶绿素
和类胡萝卜素的比例,正常为3﹕1,所以叶片呈现绿色, 秋天、逆境或衰老是时,叶绿素易被破坏减少,呈现黄色; 至于红叶,秋天降温,体内多糖积累,形成花色素苷呈红色。
成一个长的代谢传送带,使代谢顺利进行。
第三章光合作用
二、光合色素的化学特性
高等植物光合色素有2类:
(1)叶绿素:a、b (2)类胡萝卜素:胡萝卜素 和 叶黄素
第三章光合作用
1 叶绿素:
a.分类
Chla:分子式(C55H72O5N4Mg)蓝绿色,大部 分用于捕光,少部分用于转化光能
Chlb:分子式( C55H70O6N4Mg)黄绿色,全 部用于捕光
1 把无机物转变为有机物:是制造有机物质的主要途径; 2 贮存太阳能量:大规模地将太阳能转变为贮藏的化学能,
是巨大的能量转换系统; 3 保护环境:吸收CO2,放出O2,净化空气,是大气中氧
的源泉。
干旱沙漠化
冰川融解
第三章光合作用
第二节 叶绿体及叶绿体色素 一、叶绿体的结构和成分
第三章光合作用
1、叶绿体的结构:多呈椭圆形。 a 双层膜:内膜为选择性屏障。 b 基质:CO2同化;淀粉形成 c 基粒:由类囊体垛叠而成的
第三章 光合作用
第三章光合作用
生物
自养生物:利用无机
碳化合物作为营养,并 且将它合称为有机物, 这类植物称为自养植物。
包括植物和光合细菌。
异养生物:只能利用
现成的有机物作为营养, 这类植物成异养植物。
第三章光合作用
1771年,英国科学家普利斯 特利把一支点燃的蜡烛和一只小 白鼠分 别放到密闭的玻璃罩里, 蜡烛不久就熄灭 了,小白鼠很快 也死去了。
在光源和分光镜中间,就可以看到光谱中有些波长的光 被吸收了,在光谱上出现黑线或暗带,这种光谱
称吸收光谱。
第三章光合作用
2光合色素的吸收光谱
两个吸收峰430-450nm蓝紫光区 640-660nm红光区
叶绿素是绿 色??
类胡萝卜素 是黄色??
连续双峰 400-500nm
第三章光合作用
叶绿素吸光后光能的去向: 热能 光能散失:荧光、磷光 光能 化学能 (贮藏)