植物生理学-植物的光合作用
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
植物生理学中的光合作用简述
植物生理学中的光合作用简述植物是自主合成有机物质的生物，而光合作用是植物进行自主合成的重要途径之一。
在日光的照射下，植物通过使用光合色素，将太阳能转化为化学能，并利用该能量为自身合成有机物质。
本文将简单的介绍植物光合作用的基本过程和在其过程中所涉及的分子和机制。
光合作用的基本过程光合作用的主要过程可以被概括为两个基本反应：光反应和暗反应。
在光反应中，太阳能被转换成了化学能，这种能量是由光生电子转移而形成的氧化还原能。
在暗反应中，这种光能被利用来驱动一系列的化学反应，从而产生有机化合物。
在光反应中，最重要的物质就是叶绿素。
叶绿素是光合色素的一种，它是植物中最具代表性的色素之一，可以吸收太阳光中的红、橙、黄、绿、蓝和紫等各种光线，其中吸收光线最大值位于蓝色和红色之间。
叶绿素的一个重要特性是它能够捕捉太阳能，并将其转化成对电子的激发，使光合酶得以工作。
光合酶是一个大分子复合物，在叶绿体膜上焦距定义，它是能够收集光子能量并促进电子跃迁的。
这些光子首先会被捕获到叶绿素分子中形成激发态，接着通过光合酶移入电子传递链，最后产生足够强的还原力保障ATP的合成以及NADPH的自然界生成。
在暗反应中，最重要的过程是卡尔文循环。
该循环由Rubisco酶、甘油磷酸酸倒路、三磷酸甘露醇通路、琥珀酸途径等多个反应过程组成。
在这些反应中，光合产生的CO2和三磷酸葡萄糖被逐步转化成葡萄糖和其他有机化合物。
光合作用涉及的分子和机制在光合作用的过程中，有两种主要的光合色素：叶绿素和类胡萝卜素。
叶绿素是绿色的，主要吸收蓝色和红色的光线。
而类胡萝卜素则是红色、黄色和橙色的，主要吸收蓝色和绿色光线。
这些色素通过吸收光子的能量，能够捕获电子并将其传递到光化学反应中心（PSI和PSII）。
在光化学反应中心中，光能被用于转移电子，产生ATP和NADPH。
这个过程被称为光合成电子传递链。
PSII和PSI是两个主要的复合物，其中PSII通过水光解产生氧气和负离子，而PSI则利用电子来还原NADP+，从而产生NADPH。
植物生理学中的光合作用
植物生理学中的光合作用光合作用是植物生理学中一项重要的生理过程，它使植物能够利用阳光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
本文将就光合作用的基本原理、过程和调控因素进行讨论。
一、光合作用的基本原理光合作用是通过光能转化为化学能的过程。
在光合作用中，植物通过叶绿素等色素吸收光能，并利用该光能将二氧化碳和水合成有机物质，同时释放出氧气。
这一过程主要发生在植物的叶绿体中。
二、光合作用的过程光合作用可以分为光反应和暗反应两个阶段。
1. 光反应：光反应发生在叶绿体的基质膜上。
当叶绿体中的色素吸收到光子后，光能被转化为化学能，产生ATP和NADPH等高能化合物。
同时，水分子被光解，释放出氧气并提供电子供应。
2. 暗反应：暗反应发生在叶绿体的基质中，不需要直接依赖光能。
在暗反应中，植物利用光反应阶段生成的ATP和NADPH，将二氧化碳还原为有机物质，例如葡萄糖。
暗反应的最终产物是有机物质，它们被植物用于生长和代谢。
三、光合作用的调控因素光合作用的进行受到许多因素的影响，主要包括光照强度、温度和二氧化碳浓度。
1. 光照强度：光照强度对光合作用的速率有着直接的影响。
当光照强度较低时，光合作用受限于光反应的速率；而在光照强度较高时，暗反应对光合作用速率的影响更大。
2. 温度：温度是另一个重要的调控因素。
在适宜的温度下，光合作用可正常进行；然而，过高或过低的温度均会抑制光合作用的进行。
这是因为较高温度下酶活性受到抑制，而较低温度下酶活性受到限制。
3. 二氧化碳浓度：二氧化碳是暗反应的底物之一，其浓度的增加可以促进暗反应的进行。
然而，在现代工业化社会中，二氧化碳排放导致大气中二氧化碳浓度的增加，进而对植物的光合作用产生了积极的影响。
四、光合作用的重要性光合作用是生物圈中最为重要的能量来源之一。
通过光合作用，植物能够将太阳能转化为化学能，进而提供给其他生物。
此外，光合作用还能够释放出氧气，并吸收大量的二氧化碳，起到了调节大气组成的作用。
植物生理学之 第四章 植物的光合作用
第四章植物的光合作用一、名词解释1．光合作用2．光合午休现象3．希尔反应4．荧光现象与磷光现象5．天线色素6．光合色素7．光合作用中心8．光合作用单位9．红降现象10．双光增益现象11.C3途径12．C4途径13．光合磷酸化14．非环式光合磷酸化l5. 量子效率16．暗反应17．同化力18．光反应19．CAM途径20．光呼吸21．表观光合速率22．光饱和点23．光补偿点24．CO2饱合点25．CO2补偿点26．光能利用率27．瓦布格效应28．原初反应29．碳素同化作用30．叶面积指数二、将下列缩写翻译成中文1．CAM 2．Pn 3．P700 4．P680 5．LHC 6．PSl 7．PSⅡ8．PQ 9．PC 10．Fd 11．Cytf12 12．RuBP 13．3-PGA 14．PEP l5.GAP 16．DHAP 17．OAA 18．TP 19．Mal 20．ASP 21．SBP 22．G6P 23．F6P 24．FDP 25．LAI 26．X5P 27. Fe-S 28. Rubisco 29.P* 30.DPGA三、填空题1.叶绿体的结构包括______、______、______和片层结构，片层结构又分为_____和______。
2.光合色素可分为______、______、______三类。
3.叶绿素可分为______ 和______两种。
类胡萝卜素可分为______和______。
4.叶绿素吸收光谱的最强吸收带在______ 和______。
5. 光合作用原初反应包括光能的______过程。
6. 叶绿体色素中______称作用中心色素，其他属于______。
7. 缺水使光合速率下降的原因是______、______、______。
8. 卡尔文循环中，同化１分子CO2需消耗______分子ATP和______ 分子NADPH+H+。
9. 高等植物CO2同化的途径有______、______、______三条，其中最基本的是______。
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) 18.TP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。
植物生理学植物光合作用
第三章植物的光合作用本章内容提要碳素同化作用有三种类型：细菌光合作用和化能合成作用以及绿色植物光合作用。
绿色植物光合作用是地球上规模最大的转换日光能的过程。
高等植物光合色素主要有2类:叶绿素与类胡萝卜素。
叶绿体是光合作用的细胞器，光合色素就存在于内囊体膜（光合膜）上。
光合作用可分为三大步骤: （1）原初反应，包括光能的吸收、传递和转换的过程；（2）电子传递和光合磷酸化，合成的ATP和NADPH（合称同化力）用于暗反应；（3）碳同化，将活跃化学能变为稳定化学能。
碳同化包括三种生化途径：C3途径、C4途径和CAM途径。
C3途径是碳同化的基本途径，可合成糖类、淀粉等多种有机物。
C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成光合产物等。
光呼吸是乙醇酸的氧化过程，由叶绿体、过氧化体和线粒体三个细胞器协同完成的、耗O2、释放出CO2的耗能过程。
其底物乙醇酸及许多中间产物都是C2化合物，也简称为C2循环。
在C3植物中光呼吸是一个不可避免的过程，对保护光合机构免受强光的破坏具有一定的生理功能。
C4植物的光合速率比C3植物高，主要原因是C4植物CO2的固定由PEPC完成，PEPC 对CO2亲和力高；而CO2的同化在BSC中进行，C4植物BSC花环式结构类似一个CO2泵，因而光呼吸很低。
但C4植物同化CO2需要消耗额外的能量，其高光合速率只有在强光、较高温度下才能表现出来。
光合作用受光照、CO2、温度、水分和矿质元素等环境条件的影响。
植物的光能利用率很低。
改善光合性能是提高光能利用率的根本措施。
提高作物提高光能利用率的途径是：提高光合能力，增加光合面积，延长光合时间，减少有机物质消耗，提高经济系数。
第一节光合作用的意义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。
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。
植物生理学-第四章ppt课件
第二节 叶绿体与光合色素
一、叶 绿 体
二、光合色素
1 分类
叶绿素类 (chlorophyll)
类胡萝卜素类 (carotenoid)
叶绿素类a
(蓝绿色)
叶绿素类b
(黄绿色)
磷 光
~ 31千卡
叶绿素分子受光激发时电子能量水平图解
叶绿素的生物合成
合成前体： ð- 氨基酮戊酸
合成途径：
合成条件：
光照 温度 矿质元素
光合作用的机理
原初反应
光
反 应 电子传递和
光合磷酸化
光能的吸收、传递与转换
（光能转换成电能）
基粒片层上
（电能 活跃的化学能）
暗 反 碳素同化 应
（活跃的化学能
H2O的光解和O2的释放，但不能形 成NADPH。（NADP+不足）
光合磷酸化机理
化学渗透学说（P. Mitchell 1961）
第四节 二氧化碳的固定与还原
• C3 途径（还原的戊糖途径、卡尔文循环
The Calvin cycle）：C3植物
• C4 途径(C4 pathway)（四碳双羧酸途径）：
电子传递和光合磷酸化(photophosphorylation) （电能转换成活跃的化学能）
两个光系统
光合链（“Z”链）
光系统 I ： 光系统 II ：
证明：“红降”现象 双光增益效应（爱默生效应Emerson effect）
光合电子传递链（“Z”链）
光合磷酸化
在光下叶绿体把光合电子传递与磷
photophosphorylation 酸化作用相偶联，使ADP与Pi形
【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
植物生理学第5篇光合作用
β-胡萝卜素
叶黄素
β-胡萝卜素和叶黄素结构式
（三）光合色素的吸收光谱 1、对光合有效的可见光波长为400～700 nm 。 2、太阳光的连续光谱 (白光经三棱镜后形成)
光子携带的能量与光的波长成反比 E=N h c/λ
3、吸收光谱：光合色素将太阳连续光谱中 有些波长的光吸收，在光谱上出现黑线 或暗带，这种光谱叫吸收光谱。 叶绿素有2个最强吸收区: ※ λ＝640～660nm的红光区 λ＝430～450nm的蓝紫光区 叶绿素溶液呈绿色。
(6) 遗传
海棠 叶绿素的形成受遗传因素控制， 如水稻、玉米的白化苗以及花卉 中的斑叶不能合成叶绿素。有些 病毒也能引起斑叶。
花叶
吊兰
问题：指出植物有哪些黄化现象，并分析产生的原因。
植物体内的叶绿素在代谢过程中一方面合成，一方面分解， 在不断地更新。如环境不适宜，叶绿素的形成就受到影响，而 分解过程仍然进行，因而茎叶发黄，光合速率下降。
叶绿体
※绿色植物在光下，把二氧化碳和水转化为糖， 并释放出氧气的过程。
其实质是一个氧化还原反应： H2O是电子供体（还原剂），被氧化到O2的水平； CO2是电子受体（氧化剂），被还原到糖的水平。
2、细菌光合作用 (Bacterial photosynthesis)
光、叶绿素
CO2 + H2S 如：紫色硫细菌
➢黑暗使植物黄化的原理常被应用于 蔬菜生产中，如韭黄、软化药芹、白 芦笋、豆芽菜、葱白、蒜白、大白菜 等生产。
(2) 温度
➢ 叶绿素的生物合成是一 系列酶促反应，受温度 影响。
➢ 叶绿素形成的最低温度 约2℃，最适温度约 30℃,最高温度约40℃ 。
光合作用-植物生理-图文
光合作用-植物生理-图文第三章植物的光合作用碳素营养是植物的生命基础，这是因为，第一，植物体的干物质中90％以上是有机化合物，而有机化合物都含有碳素(约占有机化合物重量的45%)，碳素成为植物体内含量较多的一种元素；第二，碳原子是组成所有有机化合物的主要骨架，好象建筑物的栋梁支柱一样。
碳原子与其他元素有各种不同形式的结合，由此决定了这些化合物的多样性。
按照碳素营养方式的不同，植物可分为两种：1）只能利用现成的有机物作营养，这类植物称为异养植物(heterophyte)，如某些微生物和少数高等植物；2)可以利用无机碳化合物作营养，并且将它合成有机物，这类植物称为自养植物(autophyte)，如绝大多数高等植物和少数微生物。
异养植物与自养植物相比，后者在植物界中最普遍，而且非常重要。
这里我们着重讨论自养植物。
自养植物吸收二氧化碳，将其转变成有机物质的过程，称为植物的碳素同化作用(carbonaimilation)。
植物碳素同化作用包括细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用3种类型。
在这3种类型中，绿色植物光合作用最广泛，合成的有机物质最多，与人类的关系也最密切，因此，本章重点阐述绿色植物光合作用（以下简称光合作用）。
第一节光合作用的重要性绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程，称为光合作用（photoynthei)。
光合作用所产生的有机物质主要是糖类，贮藏着能量。
光合作用的过程，光合作用的重要性，可概括为下列3个方面：1．把无机物变成有机物植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。
据估计，地球上的自养植物每年约同化2某lOt碳素，其中40％是由浮游植物同化的，余下60％是由陆生植物同化的(图3-1)。
如以葡萄糖计算，整个地球每年同化的碳素相当于四五千亿吨有机物质，难怪人们把绿色植物喻为庞大的合成有机物的绿色工厂。
绿色植物合成的有机物质，可直接或间接作为人类和全部动物界的食物(如粮、油、糖、牧草饲料、鱼饵等)，也可作为某些工业的原料(如棉、麻、橡胶、糖等)。
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。
《植物生理学》第四章植物的光合作用复习题及答案
《植物生理学》第四章植物的光合作用复习题及答案一、名词解释1.光合作用(photosynthesis)：通常是指绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
从广义上讲，光合作用是光养生物利用光能把二氧化碳合成有机物的过程。
2. 光合午休现象：指植物的光合速率在中午前后下降的现象。
引起光合"午休"的主要因素是大气干旱和土壤干旱。
另外，中午及午后的强光、高温、低CO2浓度等条件也会使光合速率在中午或午后降低。
3.希尔反应(Hill reaction)：希尔(Robert.Hill)发现在分离的叶绿体(实际是被膜破裂的叶绿体)悬浮液中加入适当的电子受体(如草酸铁)，照光时可使水分解而释放氧气，这个反应称为希尔反应(Hill reaction) 。
其中的电子受体被称为希尔氧化剂(Hill oxidant)。
4. 荧光(fluorescence)和磷光(phosphorescence)现象：激发态的叶绿素分子回到基态时，可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，而处在三线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光称为磷光。
5. 天线色素(antenna pigment)：又称聚(集)光色素(light harvesting pigment)，指在光合作用中起吸收和传递光能作用的色素分子，它们本身没有光化学活性。
6. 光合色素：指参与光合作用中光能的吸收、传递和原初反应的各种色素。
包括叶绿素、类胡萝卜素、藻胆素。
可分为聚光色素与作用中心色素两类。
7. 光合作用中心：指在叶绿素或载色体中，进行光合作用原初反应的最基本色素蛋白结构，至少包括一个光能转换色素分子、一个原初电子受体和一个原初电子供体。
8. 光合单位(photosynthetic unit)：最初是指释放1个O２分子所需要的叶绿素数目，测定值为2500chl/O ２。
若以吸收1个光量子计算，光合单位为300个叶绿素分子；若以传递1个电子计算，光合单位为600个叶绿素分子。
植物生理学光合作用
植物生理学光合作用光合作用是植物中一种非常重要的生理过程，它使植物能够利用光能将二氧化碳和水转化成能量丰富的有机物质。
在光合作用中，植物通过叶绿素等色素吸收光能，并在发生光合作用的叶绿体中进行一系列的反应，最终合成葡萄糖和氧气。
本文将从光合作用的过程、影响光合作用的因素以及光合作用的生理意义等方面进行详细介绍。
光合作用的过程可以分为光能捕捉、光化学反应和暗反应三个阶段。
首先，光合作用开始于叶绿体中的叶绿素分子吸收光能，使其能够进一步参与反应。
光能被吸收后，植物中的色素将光能传递给特定的反应中心，如光系统Ⅱ和光系统Ⅰ，从而引发一系列电子传递反应。
光化学反应阶段中，植物利用光系统Ⅱ产生的能量促使水分子分解，释放出氧气和电子。
同时，光能也用于将电子转移到光系统Ⅰ，并最终用于产生能量丰富的三磷酸腺苷（ATP）和还原型辅酶NADPH。
这两种能量分子将在暗反应中进一步利用。
暗反应是光合作用的最后一个阶段，它需要依赖先前生成的ATP和NADPH。
在暗反应中，二氧化碳通过碳固定反应参与合成葡萄糖和其他有机物。
此过程中，一部分ATP提供能量，而另一部分NADPH则提供还原能力。
最终产生的葡萄糖可以用于细胞的能量供应、构建新的细胞结构以及储存为淀粉等形式。
然而，光合作用的效率受到多个因素的影响。
首先，光强度对光合作用的效率起着重要作用。
光合作用的光化学反应依赖于充足的光能供应，适宜的光强度可以促进光合作用的进行。
另外，温度也是一个影响光合作用的因素。
过高或过低的温度会降低酶的活性，导致光合作用效率的降低。
此外，二氧化碳浓度也是影响光合作用速率的重要因素。
在二氧化碳浓度较低的情况下，酵素RuBisCO的催化效率下降，从而限制了光合作用的进行。
植物也通过调节气孔的开度来控制二氧化碳的吸收和水分的散失，以满足光合作用的需要。
光合作用在植物的生理过程中具有非常重要的意义。
首先，光合作用是所有植物生物体能够存活和生长的基础，通过合成葡萄糖和其他有机物，植物可以提供自身所需的能量和碳源。
植物生理学光合作用
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。 叶绿素是双羧酸二酯，其分子式为：
chla: C32H30ON4Mg chlb: C32H28O2N4Mg
COOCH3 COOC20H39
COOCH3 COOC20H39
极 性 头 部
第五章 植物的光合作用
CO2+H2O
（CH2O) +O2
光能 叶绿体
厂房 叶绿体
动力 光能
原料 二氧化碳和水
产物 有机物和氧
本章主要内容
光合作用的重要性 叶绿体和光合色素 光合作用过程机理 光呼吸 影响光合作用的因素 植物对光能的利用
第一节 光合作用及其重要性 一、碳素同化作用(Carbon assimilation)
(2) 温度
➢ 叶绿素的生物合成是一系列酶促反应，受 温度影响。
➢ 叶绿素形成的最低温度约2℃，最适温度 约30℃,最高温度约40℃ 。
受冻的油菜 ➢秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制叶绿素形成有关。
➢ 高温下叶绿素分解大于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄；相反，温度较低时， 叶绿素解体慢，这也是低温保鲜的原因之一
光子携带的能量和光的波长的关系：
E=N h c/λ E=(6.02×1023)×(6.6262×10-34)×光速/波长
阿伏伽德罗常数 普朗克常数 上式表明：光子的能量与波长成反比。
太阳光谱
10
390
770
100000nm
紫外光
可见光 红外光
390 430 470 500 560 600 650 700
叶绿素b 叶绿素a
植物生理学中的光合作用
植物生理学中的光合作用光合作用是植物生理学中的重要过程，它是植物能量来源的基础，能够将太阳能转化为有机物质。
本文将从光合作用的定义、光合作用的过程及其影响因素三个方面进行论述。
一、光合作用的定义光合作用是指植物利用太阳光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
在光合作用中，光能被植物中的叶绿素吸收，经过一系列反应，最终产生光合产物，其中最重要的产物是葡萄糖。
二、光合作用的过程光合作用主要包括光能吸收、光合色素的激发、光合电子传递链和碳酸化反应等几个过程。
1. 光能吸收植物叶片中的叶绿素能够吸收光能，其中最主要的吸收峰位于可见光的蓝色和红色波长区域。
当叶绿素吸收光能后，能量将被转移至反应中心，进入下一步骤。
2. 光合色素的激发在反应中心，叶绿素分子将光能转化为化学能，并将能量传递给反应中心的特殊叶绿素分子——反应中心叶绿素a。
这一过程称为光合色素的激发。
3. 光合电子传递链叶绿素a激发后，光合电子传递链便开始工作。
在这个过程中，叶绿素a释放出高能电子，并将其传递至不同的细胞膜蛋白上。
通过一系列复杂的电子传递过程，氢离子（H+）被运输至细胞膜内腔，形成负向电压差。
这一过程中，产生的能量可以用来合成三磷酸腺苷（ATP）和一氧化二氢（NADPH）。
4. 碳酸化反应ATP和NADPH经过光合作用供能反应后，参与碳酸化反应。
这一反应是将二氧化碳和水转化为葡萄糖的过程。
在叶绿体中存在着一种称为RuBisCO的酶，它能够催化二氧化碳与一种五碳物质结合，形成六碳物质，再分解成两个PGA分子。
PGA接着经过一系列反应，最终生成葡萄糖。
三、光合作用的影响因素光合作用的效率受到许多因素的影响，主要包括光照强度、二氧化碳浓度和温度三个方面。
1. 光照强度光照强度是影响光合作用速率的重要因素。
适宜的光照强度能够提高光能的吸收和利用效率。
然而，过强的光照则会引起叶片的光合反应受抑制，甚至损伤叶绿素分子。
2. 二氧化碳浓度高浓度的二氧化碳有助于促进光合作用的进行，因为二氧化碳是光合作用的重要底物。
植物生理学-光合作用完整版本
一个羧基在副环(E)上以酯键与甲醇结合—甲基酯化； 另一个羧基（丙酸）在D环上与植醇（叶绿醇）结合— 植醇基酯化； 非极性，亲脂，插入类囊体膜的疏水区，起定位作用。
叶绿素提取：
纯的有机溶剂不能打破叶绿体色素与蛋白质的联系，所以 必须用能与水混溶的有机溶剂并有少量水存在时，才能将 叶绿体色素提取出来。
人类面临 五大问题
人口 粮食 能源 资源 环境
依赖 光合生产
因此，深入探讨光合作用的规律，揭示光合作用的机理， 使之更好地为人类服务，愈加显得重要和迫切。
第2节 能量转换细胞器 —— 叶绿体
叶片是光合作用的主要器官， 叶绿体（chloroplast）是光合作用最重要的细胞器。
叶绿体的基本结构：
绿 490~ 550 230
黄橙红 550~ 585~ 640~ 585 640 700 212 196 181
远红 700~ 740 166
红外 >740
85 低
光合色素分子对光能的吸收及能量的转变示意图
基态：能量的最低状态 激发态：高能、不稳定状态
物质吸收光子→原子中的e重新排列→分子从基态跃迁到激发态 对于Chl分子： Chl + hγ= Chl* Chl*处于不同激发态：吸收红光→第一单线态；吸收蓝光→第二 单线态。第二单线态的能量＞第一单线态。
荧光（fluorescence）： 第一单线态的叶绿素分子回至基态时所发出的光。
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。
叶绿素的荧光 （反射光下）叶绿素是叶绿酸的酯（叶绿酸是双羧酸，其中一个羧基被甲醇酯化， 另一个被叶绿醇酯化）。 叶绿素可以与碱起皂化反应而生成醇（甲醇和叶绿醇）和叶绿酸的盐， 产生的盐能溶于水中，用此法可将叶绿素与类胡萝卜素分开。
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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。
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。
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
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
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。
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： (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
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2ຫໍສະໝຸດ 电子传递体的组成与功能ATP
<
<
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
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。
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
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
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
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。
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；
Movie
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
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