植物光合作用的生理意义
植物生理学003 植物的光合作用1
20世纪50年代，美国人阿农和他的同事发现叶绿体在光下确实可以将 ADP和磷酸盐合成为ATP——光和磷酸化。同时他们也发现希尔反应的同时也 可以合成ATP。
电子传递与光合磷酸化是偶联的。
？
20世纪60-70年代，美国的贾根道夫(R.Jackendoff)及中国的沈允钢证明将电子 传递和磷酸化偶联起来的是1961年米切尔提出的跨膜氢离子浓度梯度。其核心内 容是：当电子传递在生物膜上进行时，可引起膜两侧形成跨膜的浓度梯度，而这 种梯度可以作为合成ATP的能量。
绿色植物
CH2O + O2
3、近代对光合作用的认识
20世纪初，维尔斯戴特－－分离提纯叶绿素，研究结构。 费弗尔和伍德沃德－－研究叶绿素并人工合成。……此三人因此获得诺贝尔奖
所以，光合作用的总反应式改写为：
光 6CO2 + 6H2O
叶绿素
C6H12O6 + O2
1939年 ，希尔R.Hill(英)－－分离出菠菜叶绿体，并发现在完全没有CO2的 情况下，加入电子受体照光，看到H2O被氧化，O2放出。
• 氧化还原反应， CO２被还原； H２A被氧化。
• 但这是一个弱氧化剂和弱还原剂的反应，违背 氧化还原化学反应原理，在植物体内为什么能 发生呢？
植物的光合作用
整个光合作用可大致分为三个步骤： ① 原初反应； ② 电子传递和光合磷酸化； 光反应 ③ 碳同化过程----暗反应
5.3.1 原初反应(primary reaction) 原初反应是指光合色素对光能的吸收、传递 与转换过程。 特点： a：速度快(10-9秒内完成)； b：与温度无关(可在液氮-196℃或液氦-2
3. 矿质元素
氮、镁：叶绿素的组分；铁、铜、锰、锌：叶 绿素酶促合成的辅因子。以氮素的影响最大。
4.水分 植物缺水会抑制叶绿素的生物合成， 且与蛋白质合成受阻有关。严重缺水时， 叶绿素的合成减慢，降解加速，所以干旱 时叶片呈黄褐色。 5.氧气 缺氧会影响叶绿素的合成；光能过剩 时，氧引起叶绿素的光氧化。
71℃下进行)
c：量子效率接近1 由于速度快，散失的能
量少，所以其量子效率接近1 。
光合色素分为二类： (1) 反应中心色素(reaction centre pigments)， 少数特殊状态的、具有光化学活性的叶绿素a分子。 (2) 聚光色素(light-harvesting pigments)，又 称天线色素(antenna pigments)，只起吸收光能， 并把吸收的光能传递到反应中心色素，包括大部 分chla 和全部chlb、胡萝卜素、叶黄素。
5.2.3 光合色素的光合特性
5.2.3.1 光合色素的吸收光谱
两个最强吸收区： 640~660nm的 红光区，430~450 n m的蓝紫光区 叶绿素对橙光、黄 光吸收较少，尤其对绿 光吸收最少，叶绿素溶 液呈绿色。
植物生理-光合作用
景天酸代谢途径（crassulacean acid metabolism pathway CAM途径）
这是干旱地区生长的景天科、仙人掌科等植物具有的一个特殊的CO2同化方式
壹
贰
A
CAM植物气孔运动的特点:
B
夜间气孔开放 CO2与PEP形成OAA，表现为淀粉减少，苹果酸增加，细胞液变酸
C
白天气孔关闭 苹果酸释放的CO2进入C3途径，合成淀粉，细胞液酸性减弱
2.影响chl合成的外界条件
3.植物的叶色
叶片出现红色是由于花色素积累的缘故
植物的叶色是各种色素的综合表现。取决于叶绿素和类胡萝卜素的比例
第三节
光合作用的机理
光合作用的机理分为三个主要阶段：原初反应、电子传递和光合磷酸化、碳同化
光合作用的起点。包括光能的吸收、传递和光化学反应。原初反应速度极快，为10-12－10-9s，可以在液氮温度下进行
叶绿素的生物合成及其
与环境条件的关系
叶绿素的生物合成
植物体内的叶绿素是不断地进行代谢的。叶绿素的生物合成是以谷氨酸与α-酮戊二酸为原料，合成δ-氨基戊酸（ALA）开始的 ,是在一系列酶的作用下形成的
光照
温度 最适温度30℃ 左右
水分 与蛋白质合成受阻有关
氧气
矿质元素：N、Mg、Fe、 Cu、Mn、Zn
01
03
02
04
第二节 叶绿体及其色素 一、叶绿体的结构与化学成分 1.叶绿体(chloroplast)结构
PART ONE
thylakoid
grana
stroma
高等植物的叶绿体一般呈扁平的椭圆形。每个叶肉细胞约有20-200个叶绿体。每个典型的叶绿体约有40－60个基粒，每个基粒约有10－100个 类囊体
绿色植物的光合作用和呼吸作用
植物的光合作用
4.“下列关于绿色植物在自然界中作用的叙述，错误的是（ D）
A.为生物圈中其他生物提供有机物 B.为其他生物的生命活动提供能量 C.维持生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡 D.只产生氧气，不产生二氧化碳
植物的光合作用
5.“绿叶在光下制造有机物(淀粉)”的实验中,将叶片放入盛有
酒精的小烧杯,水浴加热的作用是（ B）
知识点二:呼吸作用 1.公式: 有机物 &#;能量
2.意义 (1)释放的能量大部分用于植物体的各项生命活动。 (2)少部分能量转变成 热能 散发出去。 3.应用 (1)促进呼吸作用:田间松土,农田排涝等。 (2)抑制呼吸作用:贮存蔬菜、水果和种子等。
部位
条件 原料 产物 能量 转变
(2)植物在进行呼吸作用时吸收氧并产生热量
现象:将燃烧的蜡烛放进装有萌发的种子的瓶内,蜡烛会 立刻熄。灭 结论:萌发的种子呼吸时吸收 氧气 。 现象:如果把温度计放在甲、乙两瓶中,甲瓶温度示数 升高。 结论:萌发的种子呼吸时产生热量。
植物的光合作用
1.有关“绿叶在光下制造有机物（产生淀粉）”实验的叙述，
到大气中，对维持生物圈中的
碳-氧平起衡到了重要作用。
（5）农业生产上，可以通过哪些措施来提高农作物的产量？
合理密植（合理施肥、延长光照。、增加光照强度）
植物的光合作用
3.“绿叶在光下制造有机物（淀粉）”的实验中，光照前用黑
纸片遮盖叶片时，需要注意的是 （ C）
A.将叶片的上下表面全部对应遮盖 B.遮盖叶片的上表面 C.将叶片的上下表面一部分对应遮盖 D.遮盖叶片的下表面
A.运走耗尽叶片原有的淀粉 B.使叶绿素溶解到酒精中 C.检测是否产生淀粉 D.检测是否合成叶绿素
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。
植物生理学 4.光合作用
组成：由核心复合体、 PS ΙΙ捕光复合体和放氧复合体 （OEC)组成。
核心复合体：由6种多肽组成。 其反应中心=Tyr+P680+pheo
捕光复合体：LHCΙΙ
放氧复合体:OEC，位于PS ΙΙ的类囊体膜腔表面，
由多肽和与放氧有关的锰复合体、氯和钙离子组
成。水在光照下经过PS ΙΙ的作用，发生水裂解，
（二）光系统
1 红降现象：
2 双光增益效应（爱默生效应）： 3 光系统：光系统Ι (PS Ι )、光系统ΙΙ (PS ΙΙ ) PS I 为小颗粒，存在于基质片层和基粒片层的非垛叠区。 组成：反应中心P700、电子受体和PS Ι 捕光复合体三
部分组成。 光反应：适合长光波反应。
PS ΙΙ
其颗粒较大，受敌草隆抑制。存在于基粒片层的垛叠区。
（二）叶绿体的结构
叶绿体膜 外膜：透性大 内膜：透性小，主要控制物质进出的屏障。
组成：主要为可溶性蛋白质（酶）和其它代谢活跃的
基质
物质，呈高度流动性状态，具有固定二氧化碳
（间质）
的能力。（光合作用的暗反应即淀粉的形成与
贮存是在此进行的 。）
嗜饿颗粒（滴）（脂滴）：是一类易与饿酸结合的颗
粒，其主要成分是亲脂性的醌类物质。功能是：
叶绿素a/叶绿素b=3/1 叶黄素/胡萝素=2/1
2 红色： 气温、可溶性糖、花色素（红色）
3 黄色：
叶绿素受破坏
光反应：在光下， 1 原初反应（指对光能的吸收、传递和转
在叶绿体的类囊
换的过程。）
体膜上进行的， 由光所引起的光
光 化学反应。实质
光能 原初反应
电能（电子）
（光量子）
2 电子传递和光合磷酸化（指把原初反应
植物的光合作用：阳光与生命的联系
植物的光合作用：阳光与生命的联系
植物的光合作用是植物利用阳光能量将二氧化碳和水转化为有机物质（如葡萄糖）和氧气的过程。
这个过程是植物生命中至关重要的一部分，与阳光有着紧密的联系。
光合作用的反应发生在植物细胞中的叶绿体中，其中的叶绿素是主要的光合色素。
当阳光照射到叶绿体上时，叶绿素吸收光能，并通过一系列反应将其转化为化学能。
这个过程可以分为两个阶段：光能吸收和化学反应。
光能吸收阶段中，叶绿素吸收光能，激发电子，形成高能态分子。
化学反应阶段中，这些高能态分子被用来将二氧化碳还原为有机物，并产生氧气作为副产物。
光合作用的产物（有机物和氧气）对于植物的生长和发展至关重要。
有机物可以被植物用作能量来源和构建细胞组织的原料。
同时，通过释放氧气，植物还为我们的环境提供了氧气气体，维持了地球上其他生物的生存。
因此，阳光与生命之间的联系体现在植物通过光合作用利用阳光能量来合成有机物质和释放氧气，为自身和其他生物提供能量和氧气。
这一过程支撑着整个生态系统的运行，确保了地球上各种生物的繁衍生息。
光呼吸的概念及生理意义
光呼吸的概念及生理意义光呼吸是植物体内的一种光合作用，是植物体内的二氧化碳固定和氧气释放的过程。
在光呼吸过程中，植物通过叶绿素和其他色素吸收太阳能，将其转化为化学能，并利用这种能量将二氧化碳和水转化为有机物质，并释放出氧气。
一、光呼吸的概念1.1 光呼吸的定义光呼吸是指在光照下进行的、不需要ATP参与的一种代谢作用。
它是光合作用中一个重要的组成部分，也是植物生长发育不可缺少的环节。
1.2 光呼吸的过程在光合作用中，光呼吸主要包括两个阶段：非循环电子通路和循环电子通路。
非循环电子通路主要负责产生ATP和NADPH，而循环电子通路则主要负责产生ATP。
二、光呼吸的生理意义2.1 保证植物正常生长发育光呼吸是植物正常生长发育所必需的过程之一。
通过光合作用中产生的ATP和NADPH，植物可以合成有机物质，从而满足自身的生长发育需要。
2.2 促进植物光合作用光呼吸可以促进植物的光合作用。
在光呼吸过程中，通过产生ATP和NADPH，可以为植物提供能量和电子供应，从而促进光合作用的进行。
2.3 调节植物对环境的适应能力光呼吸还可以调节植物对环境的适应能力。
例如，在低温条件下，光呼吸可以提高植物对寒冷环境的耐受性。
2.4 维持氧气浓度平衡在地球大气中，氧气是一种非常重要的气体。
通过光呼吸过程中产生的氧气释放到大气中，可以维持大气中氧气浓度的平衡。
三、光呼吸与其他代谢作用之间的关系3.1 光呼吸与糖原异生糖原异生是指在低温或不足水分等条件下，植物通过代谢有机酸、蛋白质等来合成糖原的过程。
光呼吸可以提供ATP和NADPH，从而为糖原异生提供能量和电子供应。
3.2 光呼吸与光合作用光合作用是植物体内的一种代谢作用，也是光呼吸的一个重要组成部分。
在光合作用中，通过叶绿素等色素吸收太阳能，将其转化为化学能，并利用这种能量将二氧化碳和水转化为有机物质，并释放出氧气。
3.3 光呼吸与线粒体呼吸线粒体呼吸是指细胞内线粒体中进行的一种代谢作用，通过氧化有机物质来产生ATP。
光合作用的参数及其生理意义与测定
光合作用的参数
量子效率：
在光合作用中每吸收一个光量子，所固定的二氧化碳分子数或释放氧气的分子 数，由于所得数值为小数。故通常用其倒数——量子需要量（quantum requirement）来表示。即还原1分子二氧化碳需要的量子数。根据测定为8～ 12。
光合作用的参数
光饱和点
光照强度超过光补偿点后，随着光照强度增强，光合速率逐渐提高，这光合 强度就超过呼吸强度，植物体内积累干物质。但达到一定值后，再增加光照强 度，光合速率却不再增加，此即光饱和现象。达到光饱和时的光照强度，即光 饱和点。
2、测定干物质积累量的方法：改良半叶法。
改良半叶法系将植物对称叶片的一部分遮光或取下置于暗处，另一部分则留在 光下进行光合作用，过一定时间后，在这两部分叶片的对应部位取同等面积，分 别烘干称重。因为对称叶片的两对应部位的等面积的干重，开始时被视为相等， 照光后叶片重量超过暗中的叶重，超过部分即为光合作用产物的产量，并通过一 定的计算可得到光合作用强度。
光合作用的参数
蒸腾速率：Tr, WUE
蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量。一般用每小时每平方 米叶面积蒸腾水量的克数表示(g· m-2·h-1)
通常白天的蒸腾速率是15~250,夜间是1~20.由于叶面积测定有困难,也可用 100g叶鲜重每小时蒸腾失水的克数来表示.(蒸腾速率=蒸腾失水量/单位叶面积 ×时间)
光合作用的光反应和暗反应
光合作用电子传递链
光合作用的概念及其生理意义
二、生理意义 1、把无机物变为有机物.为植物自身和自然界其他生物提供有机物； 2、把光能转化成电能,电能转化成活跃的化学能,活跃的化学能转化在 有机物中贮存,为植物自身和自然界其他生物提供能量； 3、吸收CO2,放出O2,为整个自然界提供氧气,使大气中的O2处于动态 平衡.
【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
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植物光合作用的生理意义
植物光合作用的生理意义：
一是完成了物质转化：把无机物转化成有机物，一部分用来构建植物体自身，一部分为其它生物提供食物来源，同时放出氧气供生物呼吸利用。
二是完成了能量转化：把光能转变成化学能储存在有机物中，是自然界中的能量源泉。
三是绿色植物进行光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，促进了生物圈的碳氧平衡。
光合作用通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳(CO2)和水(H2O)合成富能有机物，同时释放氧的过程。