第六章 光合作用(I)-2
光合作用
电子传递链的阻断剂： 敌草隆 (DCMU，一种除草剂)阻断PSII的电子传递； 百草枯(Paraquat，一种除草剂)阻断PSI的电子传递。
光合膜上的电子传递与H 3. 光合膜上的电子传递与H+跨膜转运
光合链实际是由PSII、 Cytb6/f复合体和PSI中 的传递体组成，这些传递体绝大部分只有传 递电子的功能，但质体醌（plastoquinone，简 称PQ）既可传递电子，又可传递质子。正是 PQ在电子传递过程中把H+从叶绿体基质转运 到囊腔中，加上PSII光解水在囊腔中产生H+， 产生跨类囊体膜的质子动力(proton motive force, pmf), 又称质子电化学势差，即质子浓 度差(∆pH)和电位差(∆ϕ)。 ∆pH为光合磷酸化 的动力。
EMERSON ENHANCEMENT EFFECT
结论：光反应由两个光系统接力 进行： 一个是是长波长反应（光系统I, photosystem I, PS I); 另一个短波长反应（光系统II, photosystem II, PS II ）。
ATP合成酶和PSI 主要分布在非垛 叠区
Cytb6f和PSII 主要分布在垛 叠区
图：四大蛋白复合体在类囊体膜上的分布
1.
PSI、PSII及电子传递链
1. 类囊体膜上的4个蛋白复合体
1) 光系统II(PSII)
A. 三部分组成： D1&D2:
a) 中心色素分子：P680 b) 原初电子受体：pheo c) 原初电子供体：Z(Tyr) d) QA，QB等传递体 LHCII: CP43 & CP47, B559 OEC or MSP: a) 33 kDa, 23 kDa & 16 kDa b) Mn, Cl & Ca
第六章 植物生产与光能作用
植物生产与光能利用→ 本章概述→学习目标
• 1．熟练掌握：光合作用、呼吸作用、光能 利用率等基本概念；呼吸作用在植物生产 上的应用。
• 2．掌握：影响光合作用的因素及提高光能 利用率的途径。
• 3．了解：昼夜与四季的变化规律及二十四 节气；光合作用、呼吸作用的过程。
植物生产与光能利用→ 本章概述→重点难点
植物的呼吸作用→呼吸作用的概述
呼吸作用可分为有氧呼吸和无氧呼吸两类。有氧呼吸 是高等植物呼吸的主要形式，一般来说，淀粉、葡萄 糖、果糖、蔗糖等碳水化合物是最常见的呼吸基质。 无氧呼吸在微生物中常称为发酵，如酒精发酵、乳酸 发酵等。
植物的呼吸作用→ 呼吸作用的主要过程
植物的呼吸作用有多种途径，当其中一条途径受阻，可以通过其他途径来维持 正常的呼吸作用，这是植物在长期的进化中形成的适应现象。这里主要介绍糖 酵解－三羧酸循环过程。
糖酵解：在无氧条件下，丙酮酸进行酒精发酵、乳酸发酵；在有氧条件下，丙 酮酸则进入三羧酸循环 。
三羧酸循环：在有氧条件下，丙酮酸在酶和辅助因素作用下，首先经过一次脱 氢和脱羧，并和辅酶结合形成乙酰辅酶，乙酰辅酶和草酰乙酸作用形成柠檬酸 （含有一个羟基、三个羧基），这样反复循环进行。
植物的呼吸作用→影响呼吸作用的因素
《植物生产与环境》
植物生产与光能利用→ 本章概述→内容简介
• 一、植物光合作用 光合作用的意义、主要过程及 影响因素。
• 二、植物的呼吸作用 呼吸作用的意义、主要过程 及影响因素，呼吸作用在植物生产上的应用，光 合作用与呼吸作用的关系。
• 三、提高植物光能利用率的途径 植物的光合性能、 光能利用率，提高光能利用率的途径。
4．温度 一般温带植物能进行光合作用的最低温度 为0℃～5℃。在10℃～35℃范围内，光合作用能 正常进行；35℃以上光合作用受阻，40℃～50℃ 以上光合作用完全停止。
植物光合作用I(2)
增加活性氧清除系统： 如：超氧化物歧化酶、谷胱甘肽还原酶 过氧化氢酶,过氧化物酶,类胡萝卜素等
光系统II的修复
D1蛋白受破坏后，失活的 反应中心复合体从基粒片 层移到基质片层，在蛋白 酶作用下，除去破坏的D1 蛋白，新合成的D1蛋白插 入，再迁回基粒片层，重 新获得光化学功能。
atftsZ1-1(D159N) atftsZ1-1(G267R) atftsZ1-1(R298Q) Wassiljevskija (Ws-2) for atftsZ1-1(G366A) atftsZ1-1(∆404–433)
Chloroplast No.(per 1mm2) 44
5
14
1
Chloroplast No.(1mm2) 19
叶绿体基因组
•大于200物种质体测序完成
•100多个基因： 与光合有关的基因； 叶绿体基因表达所需基因； 其它基因。
•多数植物中，有两个反向重 复序列（IRA and IRB)
• 只有30－32种tRNA，但足以 支持所有蛋白质的合成
• 有操纵子（A and B）
• 多数基因为连续，只 有少数有内含子
Microbiology (2007), 153, 375–387
The Plant Journal (1999) 18(6), 651－662
atftsZ1-1-∆1 is a null allele of AtFtsZ-1 Mature leaf
Mutant alleles of AtFtsZ1-1
叶绿体基因表达的调节
• 叶绿体基因启动子
rbcL, atpB, psbA, etc. TTGACA 转录起始位点，RNA聚合酶的识别信号。 TATAAT RNA聚合酶的紧密结合位点。
苏教版七上生物 6.1 植物光合作用的发现 课件 (共21张PPT)
3、完成普利斯特莱的实验大约 需要10天。下列描述中，属于范. 海尔蒙特的实验和普利斯特莱的
实验中共有的设计是（ A ）。
A、将植物放在阳光下
B、定时定量给植物浇水
C、将动植物一起培养
D、设置多个实验对照组
4、在普利斯特莱的系列实验中，他曾把一只 老鼠和一盆绿色植物分别放在两个能照射到 阳光的密闭的玻璃钟罩内，玻璃钟罩内的老 鼠不久就死亡了，玻璃钟罩内的植物一段时
间后也就死亡了。这些实验能说明（B ）
A、没有植物的光合作用，钟罩内的老鼠可以 存活
B、老鼠的生存需要氧
C活老鼠没有向植物提供所需要的二氧化碳
D、钟罩内没有老鼠植物也能进行光合作用
再 见
材料二：18世纪，英国科学家普 利斯特莱做了一系列著名的实验
实验一：
一段时间后......
熄灭
死亡
实验二：
植
→
物 死
亡
实验三：
他又把一支蜡烛和一盆绿色植物 放在同一个密闭的玻璃钟罩内， 把一只老鼠和一盆绿色植物放在 另一个密闭的玻璃钟罩内，让这 两个玻璃钟罩都能照射到阳光。 一段时间后，他惊讶地发现，蜡 烛还在继续燃烧，老鼠也仍然活 着。
实验设想：
A：实验前后土壤减少的重量=实验前后 柳树增加的重量 说明：植物增重来自土壤
B：实验前后土壤减少的重量 ≠ 实验前 后柳树增加的重量 说明：植物增重并非来自土壤
小组自学材料一，思考以 下问题
1、你能描述该实验过程吗？ 2、柳树由小长大增加的质量是多少？ 土壤减少的质量是多少？ 3、柳树增加的质量来自什么？ 4、从这个实验中可以得出怎样的结 论？
4、综合以上三个问题我们就可以用自己的话 说明为什么植物没有死亡，蜡烛没有熄灭， 老鼠也没有死亡？
第六章 细胞的能量转换-线粒体和叶绿体(2)
10
• 相邻基粒通过网管状或扁平状的基质
类囊体相连彼此相通。
• 类囊体膜的内在蛋白主要有细胞色素 b6/f复合体、质体醌（PQ）、质体蓝
素（PC）、铁氧化还原蛋白、黄素蛋
白、光系统Ⅰ、光系统Ⅱ复合物等。
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基质
• 内膜与类囊体之间是流动性的基质，其中 悬浮着片层系统。 • 主要成分是可溶性蛋白质和其他代谢活跃 物质： （1）碳同化相关的酶类（如RuBP羧化酶占基 质可溶性蛋白总量的60%）； （2）叶绿体DNA、蛋白质合成体系（如ctDNA、 各类RNA、核糖体等）； （3）一些颗粒成分（如淀粉粒、质体小球和 植物铁蛋白等）。
第二节 叶绿体与光合作用
绿色植物通过叶绿体（Chloroplast）完成 能量转换，利用光能同化二氧化碳和水，合 成糖，同时产生氧。 光合作用是地球上有机体生存和发展的根本 源泉。也是能源利用和开发的一个重要方向。
1
2
●叶绿体(Chloroplast)的形态结构 ●叶绿体的功能—光合作用 (photosynthesis)
48
蛋白质进入线粒体的部位是由其导肽所含
信息决定的。但并非所有线粒体蛋白质合
成时都含有导肽。有人认为这些蛋白的靶
向信息很可能蕴藏于这些分子内的氨基酸
序列中。
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第四节 线粒体和叶绿体的增殖与起源
一、线粒体和叶绿体的增殖 –线粒体的增殖：由原来的线粒体分裂或 出芽而来。 –叶绿体的发育和增殖 • 个体发育：由前质体（proplastid） 分化而来。 • 增殖：分裂增殖
以前体形式通过后转移运输到线粒体内。
前体蛋白由成熟形式的蛋白和N端的一段
称为导肽的序列共同组成。导肽决定运
第六章植物生产与光能作用
贮藏能量的 物质
能量转变过 程
量子 电子
光能的吸收、 传递、转换
ATP、NADPH
电子传递、光合 磷酸化
糖类
碳同化
能量转变部 位
类囊体片层
类囊体片层
叶绿体基质
植物的光合作用→光反应
原初反应和光合磷酸化在叶绿体的基粒片层上进行，需在有光条件下进行， 又称光反应。原初反应是光合作用的起点，是色素分子被光激发引起的光物 理和光化学反应过程，包括色素对光能的吸收、光能在色素分子之间传递和 受光激发的叶绿素分子引起的电荷分离。 叶绿素分子放出高能电子后，被类囊体膜上的传递电子的物质接受，这些物 质将电子一个个地传递，最后传给NADP。在电子传递过程中，一部分高能 电子的能量被释放，其中一些能量推动ADP转化为ATP，称之为光合磷酸化 作用。
植物的光合作用→影响光合作用的因素
植物的光合作用受多种因素影响。 1．光照强度 为了提高作物对光能的利用，适当 增强光照，如合理密植、整枝修剪、去老叶等， 以改善田间的光照条件。 2．CO2浓度 生产上常通过施用有机肥料、通风 等措施来增加CO2浓度 3．水分 土壤水分含量对植物光合作用影响很大 ，如土壤干旱光合作用受到抑制。叶片缺水也会 影响光合作用正常进行。 4．温度 一般温带植物能进行光合作用的最低温 度为0℃～5℃。在10℃～35℃范围内，光合作 用能正常进行；35℃以上光合作用受阻，40℃ ～50℃以上光合作用完全停止。 5．矿质元素 N、Mg、Fe、Mn、P、K、B、 Zn等元素都会直接或间接对光合作用产生影响。 6．植物内在因素 主要有叶龄、叶的结构和光合 产物的输出等。
在线自测
• 一、判断题 • 1.C３途径CO2受体是RUDP,此反应在叶肉细胞中进行，C４ 途径CO2受体是PEP,此过程在维管束鞘细胞中进行。 2.C４植物比C３植物的光合效率高。 • 3.光照度低于光补偿点，植物便不能进行光合作用。 • 4.在光合产物中，嫩叶形成蛋白质较多，成熟叶片形成的较少. • 5.小麦和玉米的CO2补偿点是不同的，小麦是低补偿点植物， 玉米是高补偿点植物. • 6.呼吸作用放出的能量，都用于形成ATP，供生命需要. • 7.在农村贮藏过久的种子往往失去萌发力，这主要是种子内养 分消耗及原生质变性的结果。 • 8.糖酵解是有氧呼吸与无氧呼吸的共同阶段。 • 9.有氧呼吸在黑暗中不能进行，无氧呼吸在光下不能进行.
光合作用的原理与机制
光合作用的原理与机制光合作用是生物体非常重要的代谢过程，它可以将光能转化为化学能，为生物体提供主要的营养物质。
在这个过程中，光能和化学能之间的转化牵涉到一系列的化学反应和生物学过程。
下面本文将介绍光合作用的原理和机制。
一、光合作用的原理光合作用的原理是将光能转化为化学能，这个过程涉及到光能的吸收、传递和利用等一系列过程。
光进入植物体后，会被叶绿素所吸收，这个过程中色素分子中的电子会被激发，并且随时会释放出来反应，进一步参与到合成 ATP 或 NADPH 的过程中。
光合作用的原理可以用化学式来表示：原料： 6 CO2 + 12 H2O + 光能产物： C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O上述方程式展示了光合作用中起重要作用的二氧化碳（ CO2）和水（ H2O）被光能利用之后，产生的产物是葡萄糖（ C6H12O6）和氧气（ O2）。
二、光合作用的机制光合作用涉及到的复杂生化反应流程，一般来说被分成了光反应和暗反应两个部分。
（1）光反应光反应是光合作用的第一个阶段，发生在类囊体中，其中 PS II 和 PS I 吸收光能并光激发能量，产生了光化学势能，并随着光合作用的进行不断传递。
当光反应发生时，PS II 会光激发电子，将光的能量转化为光化学能量，并将光激发的电子从水中分离出来，在光的刺激下，电子会通过电子传递的过程最终到达 PS I 中。
这些传输过程中需要丰富的物质作为辅助剂，如细胞色素 b6/f 复合物、质膜上的磷酸化系统等等。
在这个过程中，产生了强烈的阳离子和光化学势能，并允许光合作用所特有的生化反应得到维持。
（2）暗反应暗反应是光合作用第二个阶段，一般发生在叶绿体的基质中。
在这个过程中，NADPH 和 ATP 的生化势能，被用于 CO2 的固定和 Carbohydrates 的生成。
暗反应本质上是一种半独立的过程，因为它不依赖于光的能量，但是与光反应的互动使暗反应中的化学反应复杂且多样化。
第六章 绿色植物的光合作用和呼吸作用考点梳理与强化
绿色植物的光合作用和呼吸作用考点梳理与强化 姓名:1._______是光合作用的主要器官；_______是叶的只要部分。
2.叶片的结构3.叶绿体（1）叶绿体的存在：______细胞（栅栏层、海绵层）、气孔的______细胞中；生命力旺盛的绿叶细胞中，叶绿体数量较_____。
（2）叶绿素：在_______中，绿色，能吸收________，为光合作用提供能量，是叶片呈现绿色的主要原因。
叶绿素只有在____下才能形成。
________是绿色植物光合作用的场所。
一、选择题1.普利斯特莱实验不能说明A.绿色植物光合作用需要二氧化碳B.绿色植物光合作用释放氧气C.蜡烛的燃烧需要消耗氧气D.绿色植物的光合作用需要水 2.下列关于叶绿体的叙述中，不正确的是A.叶绿体是光合作用的条件之一B.栅栏组织中的叶绿体比海绵组织多C.叶绿体只存在于叶肉细胞中D.叶绿体含有的绿色色素叫叶绿素 3.下列各实验装置中，能迅速、安全脱去绿叶中叶绿色的是4.下列哪项不进行呼吸作用A.萌发的种子B.为萌发的种子C.煮熟的种子D.新鲜的叶片 5.新鲜水果用保鲜膜包裹可延长存放时间，主要是因为包裹后可以 A.不让水分散失 B.阻挡细菌进入 C.减少水果果皮损伤 D.抑制呼吸作用 6.植物光合作用发现的意义是A.为提高农作物产量提供了一种思路B.为人民储存粮食指明了路径C.推动了人类社会的进步D.增大了大气中的湿度 7.绿色植物的光合作用为地球生物提供了①食物来源 ②空气来源 ③氧气来源 ④能量来源 A.①②③ B.①②④ C. ②③④ D.①③④8.如图所示某植物上的绿叶经阳光照射24h 后，脱色并用碘液处理，结果锡箔覆盖的部位不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。
该实验可证明①光合作用需要二氧化碳 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿体 ④光合作用放出氧 ⑤光合作用制造淀粉 A.①② B.③⑤ C.②⑤ D.①③ 9.绿色植物散失水分以及外界进行气体交换的门户是 A.叶肉细胞 B.上表皮 C.下表皮 D.气孔 10.构成植物叶片的下列细胞中，能进行光合作用的有①叶肉细胞 ②保卫细胞 ③无色素的叶表皮细胞 ④叶脉中的筛管细胞 A. ① B.①② C. ①②④ D. ①②③④第8题图 叶片的结构 表皮（分上、下表皮） 叶肉 叶脉 ______细胞——排列紧密，外壁有角质层，主要起保护作用，防止水分过渡散失 ______细胞——成对存在，中间有气孔，是植物进行气体交换的门户。
高中生物光合作用知识点总结
高中生物光合作用知识点总结光合作用是植物体内发生的一种重要的生物化学反应，它是植物生长发育和生存的基础。
光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
下面我们来总结一下高中生物中关于光合作用的相关知识点。
一、光合作用的基本反应方程式：一般来说，光合作用的基本反应方程式可用如下的化学方程式表示：6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2这个方程式表示了光合作用的整体过程，即将6分子二氧化碳和6分子水在光照的条件下，经过一系列生物化学反应，形成1分子葡萄糖和6分子氧气。
这个方程式可以分解为两个子反应方程式：1、光反应：在叶绿体的类囊体膜内，光能被叶绿体色素吸收后，激发电子从叶绿体光系统Ⅱ（PSⅡ）经过一系列传递，最终被叶绿体色素I（PSⅠ）捕获。
在这一过程中，光能被转化为了化学能，同时释放氧气。
反应式如下：2H2O → 4H+ + 4e- + O2↑2、暗反应（Calvin循环）：PSⅠ中的激发电子最终被用于将二氧化碳还原为葡萄糖。
暗反应的化学方程式如下：6CO2 + 12NADPH + 18ATP + 12H2O → C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 18Pi + 6H2O这两个子反应方程式共同构成了光合作用的整体过程。
二、光合色素：光合作用中起到捕获光能的关键作用的是光合色素，其中叶绿素是最重要的光合色素之一。
叶绿素分子有两个重要的部分，一个是色素分子本身，能够吸收光能，另一个是辅助基团，能够保持叶绿素分子的结构稳定和在光合作用中传递电子。
在植物体内，还存在其他的光合色素，比如叶黄素和类胡萝卜素等。
它们都能够吸收不同波长的光能，并参与光合作用的过程。
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、二氧化碳浓度和温度等因素。
1、光照：光合作用是一种依赖光能的生物化学反应，因此光照是光合作用最基本的影响因素。
光照充足时，光合作用效率较高；光照不足时，光合作用效率较低。
光合作用的化学步骤详解
光合作用的化学步骤详解光合作用是植物、藻类和一些细菌中发生的一种重要的能量转化过程。
在光合作用中，光能被转化为化学能，并最终被用于合成有机物质。
本文将详细介绍光合作用的化学步骤，包括光合作用的两个阶段：光反应和暗反应。
光反应光反应是光合作用的第一个阶段，主要发生在叶绿体的著内膜上。
它需要光线的激发和色素分子的参与。
在光反应过程中，能量被吸收并转化为电子能，在电子传递链上通过一系列的反应过程释放出来。
光能的吸收在光反应开始时，叶绿素a分子吸收太阳光的能量。
叶绿素a是植物中最主要的色素分子之一，它具有特定的吸收谱，能够吸收红、蓝等波长范围内的光线。
光合色素复合物I和光合色素复合物II经过光能吸收后，叶绿素a释放出激发态电子，进入到光合色素复合物I和光合色素复合物II中。
光合色素复合物I中含有叶绿素a和其他辅助色素分子，可以接受来自光合色素复合物II的激发态电子；光合色素复合物II则是由叶绿素a和其他蛋白质组成的复杂结构，在这个过程中，它接受到太阳能量释放出高能电子。
光解水生成氧气在接收到高能电子后，光合色素复合物II进一步传递电子至细胞呼吸链。
而在这个过程中，水分子被透过水裂解酶催化酶分解为氧气和氢离子（H+）。
H2O -> 2H+ + 1/2O2ATP和NADPH的生成随着电子传递链的继续工作，质子（H+）被输运至著内膜内侧。
这样，在著内膜外侧形成了一个质子浓度梯度，在此过程中以ADP为基础生成了ATP（三磷酸腺苷）。
此外，在随后的电子传递过程中，还有一部分高能电子传递至光合色素复合物I，并提供给NADP+加上两个高能电子成为能够储存化学能量的NADPH。
暗反应暗反应是光合作用的第二个阶段，在黑暗环境下进行。
暗反应不直接依赖于太阳能，而是利用从光反应中产生的ATP和NADPH来进行碳固定。
碳固定在暗反应开始时，二磷酸核糖（RuBP）通过酶催化被CO2分子所固定成为糖分子。
这个过程也被称为卡尔文循环或C3路径。