高中生物《光合作用》课件.ppt

CO2 吸 收 或 释 放 量
呼吸作用 光合作用
0
温度
光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光 合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。
影响光合速率的因素（温度）
将生长状况相同的水稻幼苗分成若干组，分别置 于不同日温和夜温下生长，其他条件相同且适宜。一 段时间后测定统计每组幼苗的平均高度，结果如下：
e-
e叶绿素、类胡 萝卜素复合体
光系统Ⅱ
光系统Ⅰ
光反应
H2O 水的光解 叶绿体 中的色素 NADPH O2
ATP ADP + Pi
① H2O的光解； ② ATP的形成。
(1)光能被吸收并转化为ATP中的化学能； (2)水在光下裂解为H+、O2和e-；
(3)水中的氢（H+ + e-）在光下将NADP+还原为NADPH。
胡萝卜素，C40H56 叶黄素，C40H56O2
叶绿素a，C55H72O5N4Mg 叶绿素b，C55H70O6N4Mg
吸收光谱
叶绿体中的色素
分布在类囊体的薄膜上。 3 叶绿素a
3 叶绿素 叶绿体 中的色素
1 叶绿素b
1 胡萝卜素
都能吸收和 传递光能
（有保护叶绿素作用） 2 叶黄素
1 类胡萝卜素ຫໍສະໝຸດ 光反应环境因素对光合速率的综合影响
光 合 速 率 较高光强度 较低光强度
0
A
B
CO2浓度
光强度可以影响CO2饱和点的变化，同样道理， 温度，CO2浓度也可以影响光饱和点的变化。 光强度、 温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的。
环境因素对光合速率的综合影响
CO2的吸收量 CO2的释放量
A（光补偿点）
1个三碳糖 离开卡尔文循环
① CO2的固定；② C3的还原。
碳反应中的物质变化
CO2的固定：
3C5（RuBP）+ 3CO2 → 6 C3（3-磷酸甘油酸）
C3的还原： ATP 6C3 NADPH NADP+ ADP 6 三碳糖
C5（RuBP）的再生：
5 三碳糖 → 3 C5
光合产物在植物细胞中的利用
光合作用
外膜
内膜
基质
基粒
第五节 光合作用
6CO2 + 12H2O
光能
叶绿体
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
进行光合作用的生物有哪些？ 自养生物 异养生物 1. 光合作用是不是细胞呼吸的逆反应？
2. 氧气中的氧来自哪里？
光合作用释放的O2是来自同是气体的CO2吗？ 1939年，美国鲁宾和卡门的实验
场所：叶绿体类囊体的薄膜上。
条件：直接需要光、色素、酶。
光反应包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。
光反应包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ
光 光
叶绿素 类胡萝卜素
叶绿素a蛋白质 复合体
叶绿素、类胡萝卜素复合体（光系统）
光反应
高能电子 高能电子
2e- + H+ + NADP+
NADPH
（强还原剂）
e-
低能电子
低能电子
½ O2 + 2H+ 2eH2O
同位素标记法
A
B
结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
太阳光
紫外光 < 400nm 可见光 400 - 700nm 红外光 > 700nm
紫 靛 蓝 绿 黄 橙 红
叶绿体中色素提取和分离的实验原理是什么？
95%的乙醇，层析液（都是有机溶剂）。 橙黄色 主要吸收 蓝紫光 黄色 蓝绿色 主要吸收 红光、蓝紫光 黄绿色
CO2 + 2H2O*
原料
光能 叶绿体
(CH2O)+ H2O + O2*
产物
条件
2 浓 度
水 分
光 矿 温 照 质 度 元 素
CO
怎样才能提高光合速率？
(1)影响光合速率的因素（光强度）
CO2吸收值
表 观 光 合 速 率
真 正 光 合 速 率
CO2释放值
A
（光补偿点）
B
（光饱和点）
光强度
黑暗中呼吸作用强度
较高O2浓度时，加氧酶活性相对高，促进光呼吸。
C-3植物和C-4植物 C-3植物：

CO2被同化后形成的第一个化合物是三碳酸， 如水稻、小麦、树木、大部分蔬菜等。
C-4植物：

在发生卡尔文循环之前， CO2在另一种更强 的羧化酶的作用下，先被固定在一种四碳酸 中，如玉米，高粱，甘蔗等。
C-4植物叶片结构的特点
真正光合速率 = 表观光合速率 + 呼吸速率
光合速率与光强度的关系
O2 (mg/dm2h)
放 出 10 5 0 吸 收 -5 A
1. 对植物而言，光照 越强越好吗?
C D
2. 请在图上画出阴生 植物胡椒光合速率的 曲线?
B
10 E 20
光照强度
(klx)
不同光质对光合速率的影响
红光区
蓝紫光区
(2)影响光合速率的因素（温度）
日温(℃) 30 23 17 夜温(℃)
11
— 30.7cm 16.8cm
17
33.2cm 24.9cm 10.9cm
23
19.9cm 15.8cm —
温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜 间温度，从而提高作物产量（有机物积累量）。
(3)影响光合速率的因素（ CO2浓度）
光 合 速 率
1. 如何提高大田和温室 中的CO2含量? 2. 请在图上画出更弱光 强度下光合速率的曲线?
光反应中的物质变化
物质变化： H2O → 2 H+ + ½ O2 + 2eNADP+ + H+ + 2e- → NADPH
ADP + Pi + 能量 → ATP
能量变化： 光能 → 电能 → ATP、NADPH中活跃的化学能
碳反应
场所：叶绿体基质。
条件：不需光直接参与、酶。
碳反应
（C3） 2个磷酸甘油酸
B A
0
CO2浓度
CO2浓度在1%以内时，光合速率会随CO2浓度的 增高而增高。
农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有 机肥。温室中可增施有机肥或使用CO2发生器等。
光照强度的影响
CO2的吸收量 CO2的释放量
A（光补偿点）
B（光饱和点）
光强度
一般情况下，光强度达到B点后，限制光合速率 的主要原因有哪些？ 温度，CO2
部分叶肉细胞 （含另一种羧化酶） 维管束鞘细胞
叶肉细胞中：CO2 + 三碳酸(C3) 维管束鞘细胞中：卡尔文循环
羧化酶
四碳酸(C4)
C-4植物光合作用特点示意图
叶肉细胞 维管束鞘细胞 C4
释放
CO2
C4
三碳酸
CO2 2C3 C5
多种酶 的催化
NADPH NADP+ ATP
ADP
三碳糖
C4途径
C3途径
1. 碳反应的直接产物是三碳糖；
2. 三碳糖在叶绿体内能参与合成淀粉、蛋白质和脂质；
3. 大部分三碳糖运到叶绿体外，转变成蔗糖。
3
H2 O
光反应与碳反应的关系
O2
水的光解
2C3 NADPH
多种酶 参加催化
CO2 C5 C5的再生
叶绿体 中的色素
ATP ADP + Pi
三碳糖
环境因素影响光合速率
光合速率(光合强度) 指一定量植物在单位时间内进 行多少光合作用(可用O2吸收量或CO2释放量表示)。
1个CO2
提供NADPH
提供ATP
多种酶 参加催化
1个RuBP（C5）
三碳糖 再生为3个RuBP 2个三碳糖磷酸
三碳糖 离开卡尔文循环
① CO2的固定；② C3的还原。
碳反应
（C3） 6个磷酸甘油酸
3个CO2
提供NADPH
提供ATP
多种酶 参加催化
3个RuBP（C5）
5个三碳糖 再生为3个RuBP 6个三碳糖磷酸
B（光饱和点）
光强度
若降低环境中CO2浓度，图中A点、B点将会如何移动？
光呼吸

RuBP羧化酶既有羧化作用，又有加氧作用。 催化RuBP与O2结合，形成一个三碳酸(C3)和一个二 碳化合物(C2)。


二碳化合物随后进入线粒体被氧化成为CO2。
较高CO2浓度时，羧化酶活性相对高，促进光合作用;
C-4途径的意义

C-4途径可以提高维管束鞘细胞中的CO2浓度, 抑制卡尔文循环中RuBP羧化酶的加氧活性， 抑制光呼吸。
在高温、高光强度的条件下，C-4植物将光能 转化到糖中的效率几乎是C-3植物的 2 倍。