植物生理学-植物的光合作用

第一节 光合作用的意义和研究历史
一、光合作用的概念
1.定义：光合作用是绿色植物利用光能，
把CO2和H2O同化为有机物，并释放O2的 过程。
光
CO2+2H2O
(CH2O)+O2+H2O
光合细胞
第一节 光合作用的意义和研究历史
一、光合作用的概念
光
6CO2+6H2O
(C6H12O6)+O2
光合细胞
基本公式
第一节 光合作用的意义和研究历史
三、光合作用的研究历史： 1 光合作用总反应式确定 2 光反应和暗反应； 3 光合单位 4 两个光系统。
第一节 光合作用的意义和研究历史
1 光合作用总反应式确定
（1）细菌光合作用
光
CO2+2H2S
(CH2O)+O2+H2O
光合细菌
光
CO2+2HOOCCH2CH2COOH
二、光合磷酸化
环式光合磷酸化
1.类型 非环式光合磷酸化
2.机理
假环式光合磷酸化
第四节 电子传递和光合磷酸化
二、光合磷酸化 3.ATP复合
电子传递抑制剂 4.光合磷酸化抑制剂 解偶联剂
ATP酶抑制剂 5.光合磷酸化和氧化磷酸化比较
光合磷酸化与氧化磷酸化的异同
项目
进行 部位 ATP 形成 电子 传递 能量 状况
④PQ是双电子双H+传递体，它伴随电子传递，把H+ 传递类囊体膜内，造成类囊体内外的H+电化学势 差，推动ATP形成。
2.电子传递体的组成与功能
2.电子传递体的组成与功能
ATP
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4. 电子传递的类型
1)非环式电子传递 2)环式电子传递 3)假环式电子传递
5. 光合放氧
第四节 电子传递和光合磷酸化
植物的光合作用
目的要求：
通过本章学习，主要了解绿色植物光合作 用机制、C3植物和C4植物的光合特性、环境因 素对光合作用的影响、作物光能利用率低的原 因及其提高途径。
本章重点：
1、影响叶绿素合成和破坏的原因。 2、C3植物和C4植物叶片解剖结构和光合生理特点。 3、影响光合作用的因素。 4、植物光合作用与作物产量。 5、植物对光能的利用。
第一节 光合作用的意义和研究历史
三、光合作用的研究历史： (3) 光合单位 (4)两个光系统。
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第二节 叶绿体与光合色素
一、叶绿体与光合色素 (一)结构与成分
被膜 外膜 内膜
间质 ：(含可溶性蛋白质，酶类，DNA，RNA 核糖体等)
类囊体 (基粒) 基粒片层 间质片层
荧光与磷光：
皂化反应 H、Cu取代
第二节 叶绿体与光合色素
(二)叶绿体色素 4. 生物合成：以谷氨酸和α-酮戊
二酸为原料，经一系列酶的催化， 首先形成无色的原叶绿素，然后在 光下被还原成叶绿素。
生物 合成 途径
第二节 叶绿体与光合色素
(二) 叶绿体色素 5. 影响叶绿素合成的条件： （1）光照 （2）温度 （3）矿质元素 （4）水分 （5）O2
第一节 光合作用的意义和研究历史
一、光合作用的概念
光合作用的 部位
植物的绿色部分 (叶茎果等),主要 是叶片.
细胞中的叶绿体
第一节 光合作用的意义和研究历史
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一、光合作用的概念
光合作用 的原料
光合作用 的产物
CO2 来自于空气 H2O 来自于土壤
C6H12O6 O2
第一节 光合作用的意义和研究历史
2HOOCCH=CHCOOH +O2+H2O
光合细菌
光
CO2+2H2A
(CH2O)+2A+H2O
光合细菌
第一节 光合作用的意义和研究历史
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++O2
希尔氧化剂
(3)18O的研究:
第一节 光合作用的意义和研究历史
三、光合作用的研究历史： （2）光反应和暗反应；
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。
胡萝卜素和叶黄素在兰紫光区， 它们都不吸收绿光，所以叶片主要为绿色。
叶绿素a和b吸收光谱：
第二节 叶绿体与光合色素
胡萝卜素 和叶黄素 吸收光谱
第二节 叶绿体与光合色素
(二)叶绿体色素 3. 荧光与磷光： 叶绿素溶液在透射光下为翠绿色，在 辐射光下呈现棕红色，称为荧光现象； 荧光出现后，立即中断光源，继续辐 射出极微弱的红光，这种光称为磷光，这 种现象称为磷光现象。
一、光合作用的概念
光合作用 的能源
可见光中
380----720nm波长 光
第一节 光合作用的意义和研究历史
一、光合作用的概念
光合作用 的特点
是一个氧化还原反应
1.水被氧化为分子态氧, 2.二氧化碳被还原到糖水平 3.同时发生日光能的吸收,转化和贮藏
第一节 光合作用的意义和研究历史
二、光合作用的意义 (1)是制造有机物质的主要途径； (2)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)吸收CO2，放出O2，净化空气，是 大气中氧的源泉。
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第二节 叶绿体与光合色素
(二)叶绿体色素
1、种类
叶绿素 叶绿素a，兰绿色
叶绿素b，黄绿色
类胡萝卜素 胡萝卜素(α、β、γ)橙黄色
叶黄素 黄色
藻胆素
藻红蛋白
(仅存在于红藻、蓝藻中)
藻蓝蛋白
胡萝卜素和叶黄素结构
第二节 叶绿体与光合色素
(二) 叶绿体色素 2. 吸收光谱：
叶绿素a和b的吸收光谱主要在兰紫光区 和红光区
第二节 叶绿体与光合色素
(二) 叶绿体色素 6. 叶色变化：
决定于叶绿素含量，间接反映植株 的营养水平和生长发育状况，生产上 常以此作为氮肥施用的指标以及高产 栽培的指标之一。
第三节 原初反应
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 原初反应
电子
ATP NDAPH2
电子传递 光合磷酸化
碳水化 合物等
碳同化
PSⅠ，PSⅡ 类囊体 类囊体膜 叶绿体间质
第三节 原初反应
光能的吸收 光能的传递 光能的转化
第三节 原初反应
第四节 电子传递和光合磷酸化
一、电子传递：
1.光合链：光合作用的光反应是由光系 统Ⅰ和光系统Ⅱ这两个光系统启动的， 两个光系统由电子传递链连接起来。连 接两个光反应的排列紧密而互相衔接的 电子传递物质称为光合链。