光合作用与生物固氮

（一）光能转换成电能
1、物质基础与结构基础
按成分分
（1）色素
（1）特殊状态叶绿素a分子：
吸收光能、使光能转换成电能 按作用分
（2） 绝大多数色素：吸收、传
递光能
叶绿体内类囊
体薄膜上的色
h
h
素根据其功能 ：
分为两大类：
一类是具有吸收和 外
传递光能的作用， 包括绝大多数叶绿
围 为 天
素a ，以及全部的 线
H²O 水的光解
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氧气 [H]
光
叶绿体
能
中色素
ATP
ATP生成
ADP+Pi
C
CO2固定
2C3
CO2
3酶
还 原
C5 (CH2O)
光反应
暗反应
hom
地平线
吸 收
2
0
10
12
2
时间
CO
小麦夏季某天的光合量
1.光照 １）光强
阳生植物 阴生植物
1.光照 １）光强
２）光质
1光照 ２二氧化碳供应
光 合 作 用 强 度
6.光合作用的变化(午休现象)
1.光照
光强
光饱和点、 光补偿点
光质
光照时间
2.二氧化碳
3.温度
4.水分
（二）提高农作物的光能利用率
1、概念：光能利用率是指光合产物中所贮藏的能量占 辐射到地麦的太阳总辐射能的百分率。
2、光能利用率低的原因 （1）漏光损失：作物生长初期，种植过稀。 （2）光饱和所造成的浪费：强光下。 （3）环境条件不适：温度过高过低，水分过多过少，施
CO2
C4
C3(PEP)
C4
CO2 2C3
酶
C3
C5
(丙酮酸）
CH2O
NADPH NADP+ ATP
ADP+Pi
叶肉细胞叶绿体
维管束鞘细胞叶绿体
2. C4途径：玉米、高粱
CO2
C4
C3(PEP)
C4
C3 (丙酮酸）
叶肉细胞叶绿体
维管束鞘细胞叶绿体
3．意义： PEP能固定大气中浓度较低的二氧化碳， 提高了固定二氧化碳的能力
A代表处于特殊状态下的叶绿 素a，B代表具有吸收和传递 光能作用的色素，C和D代表 传递电子的物质
脱离叶绿素a的电子，经过 一系列的传递，最后传递给 一种带正电荷的有机物—— NADP+。失去电子的叶绿素a 变成一种强氧化剂，能够从 水分子中夺取电子，使水分 子氧化生成氧分子和氢离子 （H+），叶绿素a由于获得 电子而恢复稳态。这样，在 光的照射下，少数处于特殊 状态的叶绿素a，连续不断 地丢失电子和获得电子，从 而形成电子流，使光能转换 成电能。
+ H2O
NADP+
2e-
+
H+
酶
NADPH
随着光能转换成电能，NADP+得到两个电子和一个氢离子，就形成了 NADPH。这样，一部分电能就转化成活跃的化学能储存在NADPH中。
第一节 光合作用
部分C4植物
玉
米
高梁
甘蔗
苋菜
粟( 谷子,小米)
C4植物
玉米
碳３
C3植物
水稻
C3植物叶片结构特点
C4植物叶片结构特点
维 管 束 鞘 细 胞
C3 – 小麦维管束鞘
细胞无叶绿体
C4 –玉米维管束鞘细
胞有叶绿体
1.C3途径：(光合碳循环，卡尔文循环)：在所有植物 中进行。
如：水稻、小麦、棉花
[H] 供氢 还
供能
原
2c3 固
定
co2
多种酶
参加催化 C5
(CH2O) [氨基酸,脂肪]
暗反应阶段
2 .C4途径：玉米、高粱
为什麽从A点 开始光合作用
不再增加？
A 二氧化碳的含量 叶片光合作用强弱与空气中CO2含量的关系
3、提高农作物光能利用率的途径
（1）增加光合面积 1)合理密植 2)改变株型 （2）延长光合时间 1)合理间作套种,提高复种指数 2)延长生育期 3)补充人工光照
2.二氧化碳
提高光合作用效率的措施
正其行 通其风 使用农家肥料 使用固体二氧化碳（干冰） 日光温室与养殖场的鸡舍和猪圈相连
肥过量或不足，CO2浓度太低等。 （4）其他：环境污染，病虫为害。
3、提高农作物光能利用率的途径
（1）增加光合面积 1)合理密植 2)改变株型 （2）延长光合时间 1)合理间作套种,提高复种指数 2)延长生育期 3)补充人工光照
（3）提高光合作用的效率 1)光照强弱的控制 2)二氧化碳的供应 3)必需矿质元素的供应
第一节 光合作用 一、光能在叶绿体中的转换
光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：
光能 电能
光反应
电能 活跃的化学能
活跃的化学能 稳定的化学能。
暗反应
（一）光能转换成电能
光合作用的细胞器——叶绿体
•高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形, 阴叶大于阳叶。 20-200个叶绿体/细胞
一、光能在叶绿体中的转换
光合作用能力较强
4．叶片的比较
３．叶片的比较
三、提高农作物的光合作用效率
光合作用效率？=
有机物中的能量 吸收的光能
反应式
CO2 + 2H2O*
光能 叶绿体
（CH2O）+ H2O + O2*
原料
条件
产物
CO
增
加增
加
2
浓
水 分
度
增矿 强质 光元 照素
增强光照的意 义在光反应还 是暗反应？
光照越强 越好吗？
K 合成、运输糖类
构成叶绿素
Mg
提高农作物的光合作用效率
光合作用效率？=
有机物中的能量 吸收的光能
光照强弱的控制
二氧化碳的供应
必需矿质元素的供应
③活跃的化学能转换成稳定的化学能
在暗反应阶段中，
：
二氧化碳被固定后
形成一些三碳化合
物（C3），在有关
酶的催化作用下，
接受ATP和NADPH释
放出的能量并且被
CO2 O2
1光照 ２二氧化碳供应
３必需矿质元素的供应
植物有哪些必 需矿质元素
NPK 大量元素
Ca Mg S
微量元素 Zn Fe
必须矿质元素的功能
END
元素 N P
功能
缺乏或过多
构成酶、NADP+ 核酸、 蛋白质、生长素等
多：茎秆徒长、 易倒伏
构成酶、NADP+ 维持叶绿 体膜结构和功能
光合作用受抑制
作用中心色素——吸收光能或由聚光色素 传递而来的激发能后,发生光化学反应引起 电荷分离的少数特殊状态的叶绿素a。
①光能转换成电能
包括光能的吸收,传递 h
h
和光化学反应 ：
在光的照射下,
具有吸收和传 递光能的色素
外 围 为
将吸收的光能 天
传递给少数处 线
A PD
光 合 单
于特殊状态的 色 叶绿素a ，使 素
光合作用与生物固氮
光合作用的过程
光能
O2
H2O
水在光下分解
[H] 供氢
2c3 固
叶绿体 中的色
素
还
ATP 供能 原
定 多种酶
参加催化 C5
酶
co2
ADP+Pi
(CH2O) [氨基酸,脂肪]
光反应阶段
暗反应阶段
光合作用的过程
光反应
水的光解 H2O 合成ATP ADP + Pi
[ H ] + O2
位
这些叶绿素a 被激发而失去 电子(e)。
A PD ——作用中心色素（P），原 初电子供体（D）和原初电子 受体（A）
①光能转换成电能
h
h
B
O2 H++ee-e- -eee--eCe--ee-e-e-e-eA-ee----e--eeeD--ee-e-e---eee--e---e--
H2O
A代表处于特殊状态下的叶绿素a，B代表具有吸收和 传递光能作用的色素，C和D代表传递电子的物质
NADPH还原，再经过
一系列复杂的变化，
最终形成糖类等富
含稳定化学能的有
机物。
三、提高农作物的光能利用率
（一）影响光合速率的外界条件
1.光照 2.CO2(CO2饱和点与CO2补偿点) 3.温度(三基点) 4.水阻分：缺水时气孔阻力增大，CO2同化受
5.矿质：N、P、K、Mg、Fe、Cu、B、Mn、 Cl、Zn等
酶
ATP
暗反应
CO2的固定 CO2 + C5
C3的还原 C3
[ H ]、ATP 酶
2 分子三碳化合物（ C3）
（CH2O ）
C5
第二章 光合作用与生物固氮
研究意义：解决粮食危机
第一节光合作用
物质转变：1.水在光下分解并放氧 2.CO2的固定和还原 3.糖类等有机物的形成
能量转换：1.光能转换成电能 2.电能转换成活跃的化学能 3.活跃的化学能转换成稳定的化学能
与此同时，叶绿体利用光能转换成的另一部 分电能，将ADP和Pi转化成ATP，这一部分电 能则转换成活跃的化学能储存在ATP中 。
第二章 光合作用与生物固氮
研究意义：解决粮食危机
第一节光合作用
②电能转换成活跃的化学能
h
h
O2 H++e-
e C A -D
NADP+
氧化型辅酶Ⅱ）
NADPH
（还原型辅酶Ⅱ）
A PD
光 合 单
叶绿素b，胡萝卜 色
位
素和叶黄素；
素
一类少数处于特殊状 态的叶绿素a ，它不 仅能吸收光能，还能 使光能转换成电能。
A PD ——作用中心色素（P），原 初电子供体（D）和原初电子 受体（A）
聚光色素或天线色素——只起吸收和传递 光能,不进行光化学反应的光合色素，全部 叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,大部分叶绿 素a。