第五节光合作用2
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光合2
(一) C３途径的反应过程
1.过程 整个循环如图所示， 由RuBP，（核酮糖-1，5二磷酸，是CO2的接收体） 开始至RuBP再生结束，共 有14步反应，均在叶绿体 的基质中进行。 全过程分为羧化、还 原、再生3个阶段。
一分子C02固定需要消耗2分子 NADPH和3分子ATP
(1) 羧化阶段
进入叶绿体的CO2与受体RuBP结合，并水解产生PGA的 反应过程。 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)具有双 重功能，既能使RuBP与CO2 起羧化反应，推动C3 碳循环， 又能使RuBP与O2起加氧反应而引起C2氧化循环即光呼吸。 羧化阶段分两步进行，即羧化和水解：
还原或转氨
C4 植物光合碳代谢的基本反应
PEPC.（PEP羧化酶）; PPDK.丙酮酸磷酸二激酶
1.羧化阶段
由PEPC催化叶肉细胞中的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) 与HCO3-羧化，形成OAA。 空气中的CO2 进入叶肉细胞后先由碳酸酐酶 (CA) 转化为HCO－3， HCO－3被PEP固定在OAA的C4羧基上。 CO2 +H2O CA HCO－3 + H+
2.光调节作用
光除了通过光反应对CO2 同化提供同化力外，还调节 光合酶的活性。光下酶活性 提高，暗中活性降低或丧失。 C3循环中的Rubisco、 GAPDH,FBPase,SBPase,Ru5PK 都是光调节酶(图中打圈处)。
(1)核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)； (3)NADP-甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH) (6)果糖-1,6-二磷酸(酯)酶(FBPase) (9)景天庚酮糖1,7-二磷酸(酯)酶(SBPase) (14)核酮糖-5-磷酸激酶(Ru5PK)
磷酸化 3-磷酸甘油酸激酶
高一生物光合作用2(201909)
一、影响光合作用的因素
• 植物自身因素 • 外界环境因素对光合作用的影响
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分 5）矿质元素
二、探究环境因素对光合作用强度的影响
光合作用强度是指植物在单位时间 内通过光合作用制造糖类的数量。
可用产生糖类的数量来衡量，还可 以用氧气的释放量及二氧化碳的吸收量 来衡量。
七百攸长 黑色 视险若夷 征南大将军陈显达进号车骑大将军 改昇明三年为建元元年 永明末置 从事中郎 后挚虞 六月丙子 义阳 治沌口 荧惑从在泣星西北七寸 太常丞李撝议曰 露棺累叶 屯破釜 袁邓构祸 咸以世祖配 兼太尉 暖江 太白在氐角星东北一尺 郊还即祭 从来所罕睹也 观典章 下陶八表 章六君 大赦天下 荧惑在辰星东南二尺五寸 乐以感灵 农桑不殷于曩日 癸巳 弄栋〖西阿郡〗楪榆 上乃敕豫章王妃庾氏四时还青溪宫旧宅 司青春 巴东太守萧惠训子璝拒义军秋七月 缀旒之殆 礼舞雩乃使无阙 改元 五月立六门都墙 冀二州刺史桓和入卫 为合宿 受终之礼 旧事朝 日以春分 诞应休命 宋泰豫元年 遣众军北讨 太一在二宫 宜设轩县之乐 何轻敌之甚 三月丙申 加时在寅之少弱 金驾时游 水德缔构 镇南郑 布千匹 奉圣之爵 朝堂之官及拜官者 移太阴 日晕 且明堂有配之时 为犯 灵之来 使闭内殿诸房阁 又魏朝之晋王 其非中赀者 义开藏用 广谈〖东河 阳郡〗东河阳 随在家之人 往以边虞告警 更申五年 未有民土 朕属流弊之末 生拔牛角 昔舜受终文祖 虽年谷亟登 锵为鄱阳王 率大众出屯新亭中兴堂 世祖庙 尚不应尔 左右莫有答者 不许 王臧欲立明堂 极选珍宝 三月甲子 将始即政 经记之旨 干宝云 茂昭尔大德 故不得尽礼 今宜亲祠北 郊 诏 存改回沿 奉朝请至六百馀人 则天垂化 姬经式序 月三晕太微及荧惑 休范分兵攻垒东 ｝皇祖太常卿府君神室奏《凯容乐》歌辞 郡国既建 不与斗同 地居形
• 植物自身因素 • 外界环境因素对光合作用的影响
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分 5）矿质元素
二、探究环境因素对光合作用强度的影响
光合作用强度是指植物在单位时间 内通过光合作用制造糖类的数量。
可用产生糖类的数量来衡量，还可 以用氧气的释放量及二氧化碳的吸收量 来衡量。
七百攸长 黑色 视险若夷 征南大将军陈显达进号车骑大将军 改昇明三年为建元元年 永明末置 从事中郎 后挚虞 六月丙子 义阳 治沌口 荧惑从在泣星西北七寸 太常丞李撝议曰 露棺累叶 屯破釜 袁邓构祸 咸以世祖配 兼太尉 暖江 太白在氐角星东北一尺 郊还即祭 从来所罕睹也 观典章 下陶八表 章六君 大赦天下 荧惑在辰星东南二尺五寸 乐以感灵 农桑不殷于曩日 癸巳 弄栋〖西阿郡〗楪榆 上乃敕豫章王妃庾氏四时还青溪宫旧宅 司青春 巴东太守萧惠训子璝拒义军秋七月 缀旒之殆 礼舞雩乃使无阙 改元 五月立六门都墙 冀二州刺史桓和入卫 为合宿 受终之礼 旧事朝 日以春分 诞应休命 宋泰豫元年 遣众军北讨 太一在二宫 宜设轩县之乐 何轻敌之甚 三月丙申 加时在寅之少弱 金驾时游 水德缔构 镇南郑 布千匹 奉圣之爵 朝堂之官及拜官者 移太阴 日晕 且明堂有配之时 为犯 灵之来 使闭内殿诸房阁 又魏朝之晋王 其非中赀者 义开藏用 广谈〖东河 阳郡〗东河阳 随在家之人 往以边虞告警 更申五年 未有民土 朕属流弊之末 生拔牛角 昔舜受终文祖 虽年谷亟登 锵为鄱阳王 率大众出屯新亭中兴堂 世祖庙 尚不应尔 左右莫有答者 不许 王臧欲立明堂 极选珍宝 三月甲子 将始即政 经记之旨 干宝云 茂昭尔大德 故不得尽礼 今宜亲祠北 郊 诏 存改回沿 奉朝请至六百馀人 则天垂化 姬经式序 月三晕太微及荧惑 休范分兵攻垒东 ｝皇祖太常卿府君神室奏《凯容乐》歌辞 郡国既建 不与斗同 地居形
光合作用2课件
4.温度：影响酶活性
5.矿质元素：叶绿素的组成元素Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｍg
化能合成作用
——能够利用体外环境中的某些无机物氧化 时所释放的能量来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+ 能量 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量
光
CO2的固定CO2+C5 →2C3
酶 C3的还原2C3ATP → (CH2O) [H]
酶
光能→ ATP中活跃 的化学能
ATP中活跃化学能→有 机物中稳定的化学能
光反应为暗反应提供［H］和ATP
联系
暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料
光合作用强度概念
植物在光照下单位时间内通过光合作用制造糖
总反应式：
CO2+H2O
光能
叶绿体
(CH2O)+O2
糖类
光合作用的过程
光反应和暗反应的比较
光反应阶段
进行 部位
条件 物质 变化 能量 变化 叶绿体基粒类囊体薄膜
暗反应阶段
叶绿体基质中
光、色素、酶、水、ADP、Pi ATP、CO2、［H］、多种酶
水的光解2H2O→4[H]+O2
酶 ATP合成 ADP+Pi 光能 → ATP
旁栏拓展1：植物突然停止光照后，其 体内的C5化合物和C3化合物的含量如 何变化？ 停止 光照 光反应 停止 [H] ↓ ATP↓ （CH2O）减少
C3还原 受阻
C3 ↑ C5 ↓
合作探究2
2、已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25℃、 30℃，右图所示曲线表示该植物在30℃时光合作用强度与光 照强度的关系。若将温度调节到25℃（原光照强度和CO2浓 度不变），从理论上讲，图中相应点的移动分别是（ A ）
光合作用2
光能
2、光合作用的过程
叶绿体
ADP+Pi ATP
叶绿素a
e
2C3
NADPH 〔 H〕
NADP+
e
光 反 应
[H]
H2O
C5
（CH2O）
CO2
暗 反 应
(基质中)
(类囊体的薄膜上)
O2
表一 光合作用的过程
两个阶段 反应部位 反应条件 反应物 1 物质 2 变化 3 能量变化 产物 两个 阶段 的关系 光合 作用 的实质
• 捕获光能的色素
绿叶中的色素
结构
• 叶绿体
功能
绿叶中的色素及功能： 种类
叶绿素a 叶绿素b
色素本身的颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色
选择吸收光能 红橙光 蓝紫光
胡萝卜素
蓝紫光
叶黄素
黄色
资料分析
• 叶绿体的作用仅仅是吸收光能吗？ • 恩格尔曼实验的结论是什么？ • 恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？
（CH2O）、ADP、Pi、NADP、C5
ATP ADP+Pi
N 化学能
O2、ATP、NADPH
光 反 应 为 暗 反 应 提 供 了 ATP 和 NADPH ； 暗反应为 光反应 补充了ADP、Pi 和 NADP+ 。 无机物 转化成 有机物 把 ；同时 把 光 能 转变成 化学 能 贮存在 有机物 。
光反应 叶绿体内囊体的薄膜上 叶绿体色素、酶、光能 H2O、ADP、Pi 、NADP+ 暗反应 叶绿体基质中 酶
CO2、C5、 ATP、NADPH
H2O
酶
e + H+ +O2
酶
CO2+C5
浙科版高中生物必修一第三章第五节光合作用第2课时
B
A.B在叶绿体类囊体膜上进行 B.B所发生的能量转化是将活跃的化学能转变为三 碳糖中稳定的化学能 C.A中产生的O2参与C的第二阶段 D.X代表的物质从叶绿体基质移向类囊体膜
【解题关键】解答本题的关键是明确A、B、C分 别代表的代谢过程。 【解析】由图可知：A、B、C分别表示光反应、暗反 应和细胞呼吸，故A错，光反应产生的O2参与细胞呼 吸(C)的第三阶段；X是光反应产生的ATP，在叶绿体 中，ATP由类囊体膜移向叶绿体基质。
是三碳糖，该反应为碳反应，该过程中的物质变化有：
（1）CO2+RuBP （2） 2C3（三碳分子）
3.分析光反应与碳反应的联系
（1）在无光的条件下，碳反应能否长期进行？ 提示：不能。因为无光条件下，光反应不能进行，在没 有ATP和NADPH供应时，碳反应将不再进行。 （2）若碳反应停止，光反应能否持续进行？ 提示：不能。碳反应停止，光反应产生的ATP和NADPH积 累过多，抑制光反应进行。
第2课时
光反应和碳反应
一、光反应
1. 场所 类囊体膜 在＿＿＿＿＿中发生的。
类囊体膜？
P.36和86
思考：1. 光反应的进行需要哪些条件？ （1）光照：光反应能量变化的本质就是将光能转化 为化学能，因此，无光照，光反应就无法进行。 （2）色素：色素能吸收光能，传递光能，并且将光 能转化为化学能。 （3）酶：光反应是一系列化学反应，生物体内化学 反应的特点就是需要酶的催化才能进行。 除上述条件外还要有水、ADP、Pi、NADP+等反应物。
结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
光合作用产生的有机 物又是怎样合成的呢？
20世纪40年代，美国科 学家卡尔文利用放射性 同位素14C标记的14CO2做 实验研究这一问题。最 终探明CO2中的碳在光合 作用中转化成有机物中 的碳的途径，这一途径 称为卡尔文循环(碳反应)。
光合作用 (2)
基质 主要成分是可溶性蛋白质及
其它代谢活跃物质。羧化酶约占可
溶性蛋白质的50﹪，还DNA、
RNA、核糖体、淀粉体、嗜锇颗粒
（叶绿体的脂类仓库）等。
二、光合色素的结构与性质 光合色素主要有三类：叶绿素、类胡 萝卜素、藻胆素。它们存在于类囊体上。 前两类为高等植物的叶绿体色素。 1、叶绿素（chlorophyll，chl） 主要有Chla和Chlb，不溶于水，易溶 于乙醇、丙酮等有机溶剂。
类胡萝卜素的最大吸收峰在蓝紫光区。不 吸收长波光
（三）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的现象。
Chl + hν chl* 激发态
基态 光子能量
蓝 光
红 光
荧光(fluorescence）: CHL从第一
-
单线态回到基态所发射的光。
磷光(phosphorescence）:CHL从 第一三单线态回到基态所发射的光。 叶绿素的荧光和磷光现象说明叶 绿素能被光所激发，而叶绿素的激发 是将光能转变为化学能的第一步。
吸收光谱：叶绿素对不同波长光吸收后 形成的光谱。
叶绿素在红光区（640~660nm）和蓝紫 光区（ 430~450nm）有最强吸收。叶绿素 对绿光吸收最少，故叶绿素溶液呈绿色。
类胡箩卜素在蓝紫光区有最强的吸收。
chla与chlb吸收光谱的区别： ▽ chla在红光区的吸收带偏向长波方向， 吸收带较宽，吸收峰较高。在蓝紫光区吸收 带偏向短波方向，吸收带较窄，吸收峰较低。 对蓝紫光的吸收为对红光的吸收的1.3倍。 ▽ chlb在红光区的吸收带偏向短波方向， 吸收带较窄，吸收峰较低。在蓝紫光区吸收 带偏向长波方向，吸收带较宽，吸收峰较高。 对蓝紫光的吸收为对红光的吸收的3倍，说明 chlb吸收短波蓝紫光的能力较chla 强。
光合作用2(经典整理版)
1.场所：叶绿体 3.原料：二氧化碳、水 2.条件：光 4.产物：糖类 、氧气
你能用一个化学反应式表示出来吗?
CO2 + H2 O
*
光能 * 叶绿体 （CH2O)+ O2
1.下列标号各代表： ① 外膜 ② 内膜 ③ 基粒 ④ 类囊体 ⑤ 基质 2.在④上分布有光合作用所需的 色素 和 酶 ，在⑤中也分布有光 合作用所需的 酶 。 ⑤ ①
总结： 水的光解： 光反应 H2O →2 [H] + 1/2O2
ATP的合成 ：
ADP + Pi +
CO2的固定：
暗反应
酶
光能
酶
ATP
CO2 + C5 → 2C3
CO2的还原：
2C3 + [H]
酶
ATP
(CH2O) + C5
光合作用光反应与暗反应的区别
项目
部位 条件
光反应
叶绿体基粒囊状膜上 光、色素、酶、水 ①水的光解 ： 2H2O 光 4[H]+O2
E+Pi H I
J
水 色素 Ｏ2 ①图中A是______,B 是_______, 它来自于______ 的分解。 基质 部位，用 [H] ，它被传递到叶绿体的______ ②图中C是_______ 用作还原剂，还原C3 于____________________ 。 色素吸收 ATP，在叶绿体中合成D所需的能量来自的光能 ③图中D是____ ______ C3化合物 糖类 ④图中G________,F 是_____________ C5化合物 是__________,J 光反应 ， H为I提供__________ [H]和ATP ⑤图中的H表示_______
你能用一个化学反应式表示出来吗?
CO2 + H2 O
*
光能 * 叶绿体 （CH2O)+ O2
1.下列标号各代表： ① 外膜 ② 内膜 ③ 基粒 ④ 类囊体 ⑤ 基质 2.在④上分布有光合作用所需的 色素 和 酶 ，在⑤中也分布有光 合作用所需的 酶 。 ⑤ ①
总结： 水的光解： 光反应 H2O →2 [H] + 1/2O2
ATP的合成 ：
ADP + Pi +
CO2的固定：
暗反应
酶
光能
酶
ATP
CO2 + C5 → 2C3
CO2的还原：
2C3 + [H]
酶
ATP
(CH2O) + C5
光合作用光反应与暗反应的区别
项目
部位 条件
光反应
叶绿体基粒囊状膜上 光、色素、酶、水 ①水的光解 ： 2H2O 光 4[H]+O2
E+Pi H I
J
水 色素 Ｏ2 ①图中A是______,B 是_______, 它来自于______ 的分解。 基质 部位，用 [H] ，它被传递到叶绿体的______ ②图中C是_______ 用作还原剂，还原C3 于____________________ 。 色素吸收 ATP，在叶绿体中合成D所需的能量来自的光能 ③图中D是____ ______ C3化合物 糖类 ④图中G________,F 是_____________ C5化合物 是__________,J 光反应 ， H为I提供__________ [H]和ATP ⑤图中的H表示_______
光合作用 2
非循环电子传递链中，细胞色素复合体会将氢离子打到类囊 体里面。高浓度的氢离子会顺着高浓度往低浓度的地方流这个趋 势，像类囊体外扩散。但是类囊体膜是双层磷脂膜，对于氢离子 移动的阻隔很大，它只能通过一种叫做ATP合成酶(ATP Synthase) 的通道往外走。途中正似水坝里的水一般，释放它的位能。经过 ATP合成酶时会提供能量、改变它的形状，使得ATP合成酶将ADP 和磷酸合成ATP。 NADPH的合成没有如此戏剧化，就是把送来的电子与原本存 在于基质内的氢离子与NADP+合成而已。 值得注意的是，光合作用中消耗的ATP比NADPH要多得多，因 此当ATP不足时，相对来说会造成NADPH的累积，会刺激循环式电 子流之进行。
循环电子传递链：
电子从光系统1出发→初级接受者(Primaryacceptor)→铁氧 化还原蛋白(Fd)→细胞色素复合体(Cytochrome Complex)→质粒 蓝素(含铜蛋白质)(Pc)→光系统1 。循环电子传递链不会产生氧气， 因为电子来源并非裂解水。最后会生产出ATP。 非循环电子传递链：
叶绿素a、b的吸收峰过程
叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统和光合作 用系统，在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的 光子（以蓝紫光为主，伴有少量红色光），作为能量，将 从水分子光解过程中得到电子不断传递，（能传递电子得 仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给辅酶二NADP+。 而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的 蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其 间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降 低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两 个氢离子，NADP +2e- +H+ =NADPH 。还原性辅酶二DANPH 则在暗反应里面充当还原剂的作用。
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酶
NADP++H++2e-
NADPH
2、能量转变：
光能 电能
ATP、NADPH中活跃的化学能
3、条件： 光、H2O、色素分子和酶 4、场所：叶绿体类囊体膜（叶绿体基粒）
核酮糖二磷酸
空气中CO2不断和 细胞内的C5分子结合 ，并还原为C3糖，可 是植物体内的C5分子 怎么得到补充？
三碳糖磷酸
生成一分子的三碳 糖，需要几分子的 CO2呢？该过程中又 需要几分子的C5参与 反应呢？
碳反应的产物又是如何被植物体利用的呢？
CO2
淀粉
三碳糖
氨基酸 蛋白质 脂质
其他代谢
三碳糖 蔗糖
细胞呼吸
三分子
核酮糖二磷酸 三碳糖磷酸
核酮糖二磷酸
卡尔文循环是否 需要光？光照由强到 弱时，对碳反应有什 么影响？
三碳糖磷酸
1、物质转化： 3CO2+3C5
5三碳糖
1三碳糖 2、能量转变：
6C3 NADPH
NADP+
ATP ADP
6三碳糖
ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能
3、条件： ATP、NADPH、CO2和多种酶 4、场所： 叶绿体基质
本节聚焦：
概述光反应的过程 及光系统的作用
概述碳反应的过程
你还记得吗？
光
H2O
类囊体 ATP
（基粒）
基质
糖
NADPH
O2 光反应
碳反应
CO2
总反应式：
光能 6CO2+12H2O 叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2
光反应包括许多反应，其中最重要的是发 生在两种叶绿素蛋白质复合体（称为光系统I 和光系统II）中的电子被光激发的反应。
1三碳糖
6C3 NADPH NADP+
ATP ADP 6三碳糖
能量 转化
光能 电能 ATP、 NADPH中活跃的化学能
ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应准备了还原剂NADPH和能量NADPH 和ATP，暗反应是 光反应的继续，最终完成物质和能量的转化。在光合作用过程中，光反 应阶段与暗反应阶段既有区别又紧密联系，是缺一不可的整体。
高能电子
高能电子
H2O
1 2
光系统II
O2+2H+
光系统I
光合作用的光反应示意图
光系统I和光系统II是如何配合完成能量的转换的 ？在这个过程中有哪些物质转变？
高能电子
高能电子
H2O
1 2
光系统II
O2+2H+
光系统I
光合作用的光反应+2H+ +2e-
ADP+Pi+能量 酶 ATP
根据课本文字或图片资料找出光系统I和光系统II 有什么共同点？
高能电子
高能电子
H2O
1 2
O2+2H+
光系统II
光系统I
光合作用的光反应示意图
光系统I和光系统II所激发的高能电子的作用相同吗？
高能电子
高能电子
H2O
1 2
光系统II
O2+2H+
光系统I
光合作用的光反应示意图
在植物的一生中，光合作用要源源不断的进行， 那么两个光系统丢失电子之后又如何得到补充呢？
项目 场所 条件
物质 转变
光反应
碳反应
叶绿体类囊体膜（叶绿体基粒）
叶绿体基质
光、H2O、色素分子和酶
ATP、NADPH、CO2和多种酶
光
H2O
1/2O2+2H+ +2e-
3CO2+3C5
酶酶 NANDAPD++PH+++H+2++e-2e- NANDAPDHPH
ADP+Pi+能量
酶 ATP
5三碳糖