第三章植物的光合作用 (2)
植物的光合作用ppt课件
叶绿体是由叶绿体被膜、基质和类囊体三部分组成
1.叶绿体 被膜
2.基质及 内含物
3.类囊体
高等植物的类囊体垛叠成基粒，其意义有 二：
膜的垛叠意味着捕 获光能机构的高度 密集，更有效地收 集光能，加速光反 应；
膜系统是酶的排列 支架，膜垛叠就犹 如形成一条长的代 谢传递带，使代谢 顺利进行。
（二）类囊体膜上的蛋白复合体
(3) 营养元素
➢ 叶绿素的形成必须有一定的营养元素。
氮和镁是叶绿素的组成成分，铁、锰、铜、锌是叶绿素合 成过程中酶促反应的辅因子。缺少这些元素时就会引起缺 绿症。
➢ 因此，缺少这些元素时都会引起缺绿症，其中尤以氮的影 响最大，因而叶色的深浅可作为衡量植株体内氮素水平高 低的标志。
缺N
CK
萝卜缺N的植株老叶发黄 缺N老叶发黄枯死，新叶色淡,生长矮小，
类囊体膜上含有由多种亚基、多种成分组成的蛋白复合体， 主 要 有 四 类 ， 即 光 系 统 Ⅰ （ PSI ） 、 光 系 统 Ⅱ （ PSⅡ ） 、 Cytb６/f复合体和ATP酶复合体（ATPase），它们参与了光能 吸收、传递与转化、电子传递、H+输送以及ATP合成等反应。 由于光合作用的光反应是在类囊体膜上进行的，所以称类囊 体膜为光合膜(photosynthetic membrane) 。
两者结构上的差别仅在于叶绿素a第二个吡咯环上的 一个甲基(-CH3)被醛基(-CHO)•所取代(•图)。
叶绿素的结构特点
叶绿素分子含有一个卟啉 环的“头部”和一个叶绿醇( 植醇，phytol)“尾巴”。卟 啉环由四个吡咯环以四个甲烯 基(-CH=)连接而成。
卟啉环的中央结合着一个 镁离子。镁离子带正电荷,而 与其相连的氮原子则带负电荷 ,因而具有极性,是亲水的。
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
植物的光合作用-2
所以其量子效率接近1 。
(三)光能的吸收与传递
1、光合作用单位
根据能否进行光化学反应，将叶绿体色素分为二 类:
一类是反应中心色素：它具有光化学活性，既能捕获光能， 又能将光能转换为电能(称为“陷阱”)，少数特殊状态的 叶绿素a分子属于此类。 另一类是聚光色素：又称天线色素，它没有光化学活性， 只能进行光物理过程，把吸收的光能传递到反应中心色素， 绝大多数色素(包括大部分chla和全部的chlb、胡萝卜素、 叶黄素等)都属于此类。
一个是吸收短波红光(680nm)的光系统Ⅱ(PSⅡ)， PSⅡ颗粒较大，位于类囊体膜的内侧。 另一个是吸收长波红光(700nm)的光系统I(PSⅠ)， PSⅠ颗粒较小，在类囊体膜的外侧。 这两个光系统是以串联的方式协同作用的。
4、PSⅠ和PSⅡ的光化学反应
PSⅠ的原初电子受体是叶绿素分子(A0)，PSⅡ的 原初电子受体是去镁叶绿素分子(Pheo)，它们的次 级电子受体分别是铁硫中心和醌分子。 PSⅠ的原初反应： P700· 0 A
2、光合电子传递体的组成与功能
（1）PSⅡ复合体
A、PSII由3部分组成：
反应中心由2个交叉排列多 肽 D 1和D2组成，其中含有原 初电子供体(Z)、P680、原初电 子受体去镁叶绿素(Pheo)和质 体醌(QA和QB)， D 1和D2之间 可能由Fe连接；
PSII反应中心结构模式图
PSII外围是由聚光色素蛋白复合体与细胞色素b559结合的2 条多肽；它们围绕P680，可更快地把吸收的光能传至PSⅡ反应 中心，所以被称为中心天线或“近侧天线”。 放氧复合体（锰聚合体）
卟啉环
第三节 光合作用(Photosynthesis)的机理
光合作用当然需要光，但不是任何步骤都需要光。 根据需光与否，光合作用将分为两个反应─光反应(light reaction)和暗反应(dark reaction)。
第三章 植物的光合作用(试卷及其参考答案2)
第三章植物的光合作用（试卷）姓名：曹晓青学号：同组人：溪树梅、李学梅、曹艳梅、陈以相、黄桂林一、选择题（每题1分，共10分）1、每个光合单位中含有几个叶绿素分子。
（）A、100—200B、200—300C、250—3002、C3 途径是由哪位植物生理学家发现的？（）A、MitchellB、HillC、Calvin3、类胡萝卜素对可见光的最大吸收峰在（）A、蓝紫光区B、绿光区C、红光区4、PSI的光反应属于（）A、长波光反应B、短波光反应C、中波光反应5、高等植物碳同化的二条途径中，能形成淀粉等产物的是（）A、C4 途径B、CAM 途径C、卡尔文循环6、正常叶子中，叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为（）A、2：1B、1：1C、3：17、光合作用碳反应发生的部位是（）A、叶绿体膜B、叶绿体基质C、叶绿体基粒8、卡尔文循环中CO2 固定的最初产物是（）A、三碳化合物B、四碳化合物C、五碳化合物9、光合产物中淀粉的形成和贮藏部位是（）A、叶绿体基质B、叶绿体基粒C、细胞溶质10、光合作用吸收CO2 与呼吸作用释放的CO2 达到动态平衡时，外界的CO2浓度称为（）A、CO2 饱和点B、O2 饱和点C、CO2 补偿点二、填空题（每空1分，共20分）1、光合作用的重要性主要体现在3 个方面：________ 、________ 和________ 。
2、在荧光现象中，叶绿素溶液在透射光下呈________ 色，在反射光下呈________ 色。
3、在光合电子传递中，最初的电子供体是________ ，最终电子受体是________。
4、类胡萝卜素吸收光谱最强吸收区在________ 。
5、光合单位由________ 和________ 两大部分构成。
6、卡尔文循环大致可分为3 个阶段，包括________ 、_______ 和________ 。
7、卡尔文循环的CO2 受体是________ 、形成的第一个产物是________ 、形成的第一个糖类是________ 。
植物生理学题库(含答案)第三章 植物的光合作用
植物生理学题库（含答案）第三章植物的光合作用一、名词解释1、爱默生效应：如果在长波红光（大于685nm）照射时，再加上波长较短的红光（650nm），则量子产额大增，比分别单独用两种波长的光照射时的总和还要高。
2、光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和H2O，制造有机物质，并释放O2的过程。
3、荧光现象：指叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色，这种现象就叫荧光现象。
4、磷光现象：当去掉光源后，叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光，它是由三线态回到基态时所产生的光。
这种发光现象称为磷光现象。
5、光反应：光合作用的全部过程包括光反应和暗反应两个阶段，叶绿素直接依赖于光能所进行的一系列反应，称光反应，其主要产物是分子态氧，同时生成用于二氧化碳还原的同化力，即ATP和NADPH。
6、碳反应：是光合作用的组成部分，它是不需要光就能进行的一系列酶促反应。
7、光合链：亦称光合电子传递链、Z—链、Z图式。
它包括质体醌、细胞色素等。
当然还包括光系统I和光系统II的反应中心，其作用是传递将水在光氧化时所产生的电子，最终传送给NADP+。
8、光合磷酸化：指叶绿体在光下把有机磷和ADP转为A TP，并形成高能磷酸键的过程。
9、光呼吸：植物的绿色细胞依赖光照，吸收O2和放出CO2的过程。
10、景天科酸代谢：植物体在晚上的有机酸含量十分高，而糖类含量下降；白天则相反，有机酸下降，而糖分增多，这种有机物酸合成日变化的代谢类型，称为景天科酸代谢。
11、光合速率：指光照条件下，植物在单位时间单位叶面积吸收CO2的量（或释放O2的量）12、光补偿点：指同一叶子在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度。
13、光饱和现象：光合作用是一个光化学现象，其光合速率随着光照强度的增加而加快，这种趋势在一定范围的内呈正相关的。
但是超过一定范围后光合速率的增加逐渐变慢，当达到某一光照强度时，植物的光合速率就不会继续增加，这种现象被称为光饱和现象。
《植物的光合作用》PPT课件
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观察在照光的叶绿体中淀粉粒会增长 光合作用的另一个产物是有机物
光能
CO2+H2O 绿色植物 （CH2O）+O2 细菌的光合作用
十九世纪的三十年代 C B Van Niel
某些细菌 醋酸 琥珀酸 H2S
CO2+2H2S
（CH2O）+H2O+2S
比较 植物释放的氧来自水，而不是二氧化碳
叶绿醇 是叶绿素分子的亲脂部分,是长链 亲脂“尾巴”,伸入类囊体内
“头部”是金属卟啉环,Mg偏正电荷,N原 子偏带负电荷,呈极性,具亲水性(可和蛋白质结 合),排列在类囊体脂类的表面.
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㈡叶绿素的化学性质 ⑴不溶于水 而溶于有机溶剂
用水配85%丙酮提取叶绿素
⑵皂化作用
C32H30ON4Mg COOCH3 +2KOH
h 普朗克常数 1.58×10-34卡.秒
c 光速 3×1010㎝/秒
COOC20H39 C32H30ON4Mg COOK
+CH3OH
+C20H39OH
COOK
皂化叶绿素 叶醇 整理课件
甲醇
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⑶形成去镁叶绿素
phMg+2H+ 褐色
H
Ph
+Mg++
H
H
ph H + Cu++(Zn++)
绿色
phCu(Zn)+2H+
整理课件
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三,叶绿素的光学性质 ⑴吸收光谱
波长在600-660nm的红光 波长在430-450nm蓝紫光 绿光吸收最少
植物的光合作用教案
植物的光合作用教案一、教学内容本节课我们将学习《植物的光合作用》，该部分内容位于教材第三章第二节。
详细内容包括植物光合作用的基本概念、反应式、影响因素、生态环境意义等。
二、教学目标1. 理解并掌握植物光合作用的基本原理，能够正确书写光合作用反应式。
2. 了解影响植物光合作用的因素，认识到光合作用在生态环境中的重要作用。
3. 培养学生的实验操作能力和观察分析能力，激发对生物学研究的兴趣。
三、教学难点与重点重点：植物光合作用的基本原理和反应式。
难点：影响植物光合作用的因素及其在生态环境中的意义。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、黑板、粉笔、植物光合作用实验装置。
学具：笔记本、笔、实验报告单。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）利用多媒体展示绿色植物的生长过程，引导学生思考：为什么绿色植物能生长得如此茂盛？2. 知识讲解（15分钟）通过讲解，使学生了解植物光合作用的基本原理、反应式以及影响光合作用的因素。
3. 例题讲解（15分钟）分析一道关于植物光合作用的例题，让学生巩固所学知识。
4. 随堂练习（10分钟）发放随堂练习题，检查学生对本节课知识的掌握情况。
5. 实验演示（10分钟）演示植物光合作用实验，引导学生观察实验现象，并分析原因。
6. 小组讨论（10分钟）学生分小组讨论影响植物光合作用的因素，并汇报讨论成果。
六、板书设计1. 植物的光合作用基本原理反应式影响因素生态环境意义七、作业设计1. 作业题目：（1）简述植物光合作用的基本原理。
（2）写出植物光合作用的反应式。
（3）举例说明影响植物光合作用的因素。
2. 答案：（1）植物光合作用是绿色植物在光的作用下，将二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气的过程。
（2）6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2（3）影响植物光合作用的因素有光照强度、温度、水分、二氧化碳浓度等。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课学生是否掌握了植物光合作用的基本知识，实验操作是否熟练，讨论环节是否积极参与。
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。
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第三章植物的光合作用
(三)温度
温度三基点
图32 不同CO2浓度下温度对光合速率的影响 a.在饱和第三CO章2植浓物度的下光合；作b用.在大气CO2浓度下
(四)水分
直接原因:水为光合作用的原料。 但用于光合作用的水不到蒸腾失水的1%， 因此缺水影响光合作用主要是间接的原因。
• 间作、套种、林带树种选择、采伐、摘叶等
第三章植物的光合作用
(二)CO2
CO2补偿点 CO2饱和点
大气中约350 (即0.69mg/L )
图 30第叶三章片植光物的合光速合率作用对细胞间隙CO2浓度响应示意图
• 不同类型植物CO2补偿点不同，C4植物由于CO2 呼吸极低，CO2补偿点很低，小于10ppm，C3植 物CO2补偿点较高30~70ppm。（μl·L-1）
=（光合面积 X 光合速率 X 光合时间—产物消耗）
X 经济系数
第三章植物的光合作用
二、提高光能利用率的途径
1. 增加光合面积 （1）合理密植 （2）改变株型
第三章植物的光合作用
2. 延长光合时间 (1) 提高复种指数 轮作\间作\套种 (2) 补充人工光照 （3）延长生育期 防止叶片早衰
第三章植物的光合作用
第三章植物的光合作用
光补偿点(light compensation point,LCP)
阳生植物光补偿点较高,3-5千lx，阴生植物 较低，几百～1千lx（1～5μmolm-2s-1）。 • 光补偿点代表了植物利用弱光的能力，光 补偿点越低，利用弱光的能力越强。在 24h全光照下，光补偿点也是植物生存的 最低光强，这时植物没有干物质积累，不 能长大。
➢ 叶绿体是进行光合作用的细胞器。类囊体是光反应 的场所，其膜上存在PSⅠ、PSⅡ、Cytb6/f、ATP 酶四类蛋白复合体。基质是暗反应的场所，内含同 化. CO2的全部酶类。高等植物的光合色素有两类： (1)叶绿素，主要是叶绿素a和叶绿素b；(2)类胡萝 卜素，其中有胡萝卜素和叶黄素。叶绿素生物合成 的起始物是δ-氨基酮戊酸，该合成过程要有光照， 并受温度和矿质元素等的影响。植物、叶绿素含量、 来自ubisco 和PEPC的活性等。
第三章植物的光合作用
3．同化物的输出 • 光合产物积累，就会对光合作用产生反馈抑制。
例如，将植物正在发育的果实摘去，使光合速率 下降；
第三章植物的光合作用
三、影响光合作用的环境因素 （一）光照 light（强度、时间、波长） • 光是光合作用的来源和条件
•作物一般为 ：4-6 gDW·m-2·d-1，高可达16
gDW·m-2·d-1
第三章植物的光合作用
LI-6200光合作用分析系统
LCA-4光合作用分析系统
第三章植物的光合作用
二、影响光合作用的内部因素
种类、品种、生育期等
１．叶龄 leaf age • 叶片发育过程中，光合速率的变化呈单峰曲线． ２.叶的结构 叶片气孔的数量和大小 、Ｃ４植物一般大于Ｃ３
第三章植物的光合作用
第六节 光合作用与产量形成 —、植物的光能利用率
第三章植物的光合作用
概念 植物的光能利用率是指植物光合作用所累积 的有机物所含的能量，占光能投入量的百分 比。
约为1％
碳水化合物平均能量17.2KJ/g
不良条件、呼吸运输消耗 第三章植物的光合作用
光合产量 =光合面积 X 光合速率 X 光合时间 生物产量 =光和产量 — 产物消耗 经济产量 = 生物产量 X 经济系数
① 光是光合作用的能量来源； ② 光是叶绿素生物合成的必需因子； ③ 光调节气孔开放； ④ 光调节反应中一些光调节酶的活性 （Rubisco、PEPC、FBP、SBP酯酶，Ru5P激 酶）。
第三章植物的光合作用
光强-光合第曲三线章植图物的解光合作用 A.比例阶段； B.比例向饱和过渡阶段； C.饱和阶段
在缺水时，光合作用降低：
（1）缺水时，气孔关闭，减少CO2的供应；
（2）缺水时，抑制光合产物的外运，反馈抑制。
（3）严重缺水时，会导致光合器结构的破坏。
(4) 缺水时,叶片生长缓慢.
第三章植物的光合作用
（五）矿质营养
（1）光合器官的组成成分：N、Mg、Fe、 Cu、Zn （2）参与酶活性的调节和光合放氧：Mg、 Fe、Mn、Cl、Ca （3）Pi促进蔗糖形成，P、K促进蔗糖外运。
光饱和现象(light saturation)
光饱和点 (LSP)
光饱和点代表了植物利用强光的能力，光饱和点越 高，植物利用强光的能力越强。 C4植物光饱合点较高，如玉米，单叶可达8万 lx≈1500μmol·m-2s-1，C3植物光饱和点较小，如小 麦单叶为3万lx≈550μmol·m-2s-1。
第三章植物的光合作用
2．光合生产率 photosynthetic productivity
•也称为净同化率 (NAR,net assimilation rate)指每天 每平方米叶面积积累干物质的克数(gDW·m-2·d-1)，是 表示田间作物光合生产能力的常用方法。它比光合速率低， 因为已去掉呼吸等消耗。
3. 提高光合效率
除了光、温、水、气(增加C02浓度)、肥外， 还可 （1） 降低光呼吸消耗,如用光呼吸抑制剂 （2）免除环境胁迫 病虫害 （3）化学调控 如棉花数次喷缩节胺，叶小、厚，叶
绿素增加，延缓衰老，同化物向生殖器官分配多
第三章植物的光合作用
小结
➢ 光合作用是光合生物利用光能同化. CO2生成有机物 的过程。植物的光合作用能氧化水而释放氧气，它 在光能转化、有机物制造和环境保护等方面都有巨 大的作用。
第三章植物的光合作用
➢根据能量转变的性质将光合作用分为三个过程：(1) 光能的吸收、传递和转换，由原初反应完成；(2)电能 转变为活跃的化学能，由电子传递和光合磷酸化完成； (3)活跃化学能转变为稳定的化学能，由碳同化完成。 ➢原初反应是反应中心中进行，包括光物理与光化学 两个阶段。光物理指天线色素吸收光能，通过分子间 能量传递，把光能传给反应中心色素；光化学是指受 光激发的反应中心色素发生光氧化还原反应。原初反 应的结果，使反应中心发生电荷分离，产生的高能电 子用于驱动光合膜上的电子传递。
第五节 影响光合作用的因素
1.(净)（Pn）
➢CO2吸收量或干物质积累量来表示。
CO２+ H２O 光 叶绿体 (CH２O) ＋ O２
CO2吸收量
干物质积累量 O2释放量
μmol CO2·m-2·s-1
mgDW·dm-2·h-1 μmolO2·m-2·s-1
玉米:46-63;:55;:42-49;
小麦:17-31