細(xì)胞生物學(xué)光合作用

1、光 合 作 用,CO2,H2O,CH2O),O2,光能,葉綠體,一、光合作用的概念 及反應(yīng)式,光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧 的過程,基粒,外膜,內(nèi)膜,基質(zhì),色素,與光反應(yīng)有關(guān)的酶,與暗反應(yīng)有關(guān)的酶,二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,葉綠素,類胡蘿卜素,葉綠素a(藍(lán)綠色,葉綠素b（黃綠色,胡蘿卜素（ 橙黃色,葉黃素（黃 色,3/4,1/4,胡 爺 愛 幣,擴(kuò)散速度最快,最窄,最寬,擴(kuò)散速度最慢,三：葉綠體中的色素種類及功能,1.色素種類,1）作用中心色素,三：葉綠體中的色素種類及功能,吸收和傳遞光能,例如：少數(shù)特殊狀態(tài)葉綠素a,吸收、轉(zhuǎn)換光

2、能,2.色素的功能,2）聚光色素,四：光能轉(zhuǎn)換成電能（原初反應(yīng),光,光,光,H2O,NADP,NADPH,說明：B為聚光色素， P為作用中心色素，A為原初e受體，D為原初e供體,H2O,O2,H,e,ADP+Pi,ATP,NADP,NADPH,光,光,CO2,2C3,CH2O,固定,光反應(yīng),暗反應(yīng),葉綠體片層結(jié)構(gòu),基質(zhì),五：電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能,卡爾文循環(huán),六：光反應(yīng)和暗反應(yīng)比較,基粒片層膜,基質(zhì),光、色素、酶,酶,2H2O 4H+4e-+O2,ADP + Pi ATP,NADP+2e-+H+ NADPH,CO2 + C5 2C3,2C3 + ATP + NADPH (CH2O) +ADP

3、+Pi + NADP+ + C5,酶,酶,酶,色素吸收的光能,酶,色素吸收的光能,酶,色素吸收的光能,光能,電能,活躍的化學(xué)能,活躍的化學(xué)能,穩(wěn)定的化學(xué)能,七、 C3植物和C4植物,什么叫C4植物？舉例,光合作用時CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到C4里，然后再轉(zhuǎn)移到C3中的植物，叫做C4植物。 例如：玉米、甘蔗、高粱等熱帶植物,什么叫C3植物？舉例,光合作用時CO2中的C直接轉(zhuǎn)移到C3里的植物，叫做C3植物。 例如：小麥、水稻、大麥、大豆、馬鈴薯、菜豆和菠菜等溫帶植物,一）C4植物葉的結(jié)構(gòu),1. C4與C3植物葉的結(jié)構(gòu)區(qū)別,C3植物,C4植物,C3: 維管束鞘細(xì)胞不含葉綠體,C4: 呈“花環(huán)型”兩圈,外

4、: 部分葉肉細(xì)胞,內(nèi): 含無基粒的葉綠體的 維管束鞘（葉脈鞘）細(xì)胞,維管束：由導(dǎo)管和篩管等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。 導(dǎo)管：運輸水分和礦質(zhì)元素等，單向。 篩管：運輸有機養(yǎng)料等，雙向運輸,什么叫C3途徑,光合作用中固定CO2的途徑發(fā)生在C3植物體內(nèi),什么叫C4途徑,光合作用中固定CO2的途徑發(fā)生在C4植物體內(nèi),二） C3 和C4途徑,葉肉細(xì)胞 中的葉綠體,維管束鞘（葉脈鞘）細(xì)胞中的葉綠體,C4植物光合作用特點示意圖,NADPH,NADP,ATP,ADP+Pi,CH2O,C5,2C3,CO2,C4,C3(PEP,丙酮酸,C4,酶,二） C3 和C4途徑,C4途徑,C3途徑,C4途徑產(chǎn)生的原因,因為C4植物中含有

5、能固定CO2為C4的相關(guān)酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，簡稱為PEP羧化酶(與CO2有很強的親和力)?？纱偈筆EP把大氣中含量很低的CO2以C4的形式固定下來,C4植物這種獨特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵,二） C3 和C4途徑,大氣中的二氧化碳,低濃度的 二氧化碳,高濃度的二氧化碳,產(chǎn)物,能量,能量,C3,PEP C5,C3,C3途徑,C3,C4途徑 C3途徑,C4 C3,C5,葉肉細(xì)胞的葉綠體,葉肉細(xì)胞的葉綠體 維管束鞘細(xì)胞的葉綠體,葉肉細(xì)胞的葉綠體,維管束鞘細(xì)胞的葉綠體,C3植物和C4植物光合作用比較,練習(xí),1）C4植物光合作用過程中的重要特點是 （ ） A、既有C4途徑又有C3途徑

6、 B、只有C4途徑?jīng)]有C3途徑 C、先進(jìn)行C3途徑后進(jìn)行C4途徑 D、只有C3途徑?jīng)]有C4途徑,A,練習(xí),2）C4植物具有較強光合作用的原因是有關(guān)的一種酶能催化 （ ） A、PEP固定較低濃度CO2 B、C5化合物與CO2結(jié)合 C、NADPH還原C3生成有機物 D、特殊狀態(tài)的葉綠素a將光能轉(zhuǎn)換成電能,A,練習(xí),3）C4植物與C3植物相比，其發(fā)生光合作用的場所為 （ ） A、只發(fā)生在葉肉細(xì)胞葉綠體中 B、只發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞葉綠體中 C、葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中 D、葉肉細(xì)胞和導(dǎo)管細(xì)胞的葉綠體中,C,練習(xí),4）下列植物中屬于C4植物的是 （ ） A、水稻 B、小麥 C、高粱 D、菜豆,C

7、,分析,下圖4條曲線（a、b、c、d）為不同光照在不同CO2濃度下，馬鈴薯凈光合速率隨溫度變化的曲線，a光照非常弱，CO2很少（遠(yuǎn)小于0.03%);b適當(dāng)遮陰（相當(dāng)于全光照的1/25），CO2濃度為0.03；c為全光照（晴天不遮陰）， CO2濃度為0.03；d為全光照， CO2濃度為1.22%；請據(jù)圖回答,凈光合速率,40 30 20 10 0 10,10 20 30 40 50,溫度0C,1）根據(jù)右圖提供信息，你能得出什么結(jié)論,b,c,d,a,2)隨著光照強度和CO2濃度的提高，植物光合作用（以凈光合作用為指標(biāo))最適溫度的變化趨勢是怎樣的呢？為什么,3）當(dāng)曲線b凈光合速率降為零時，真光合速率

8、是否為零？為什么,4）上述結(jié)果給我們的生產(chǎn)實踐提供了什么指導(dǎo),逐漸提高，因為當(dāng)光照強度和二氧化碳濃度提高，此時限制光合作用的因素是酶的活性，在一定范圍內(nèi)酶的活性隨溫度的提高而增大,不為零，因為在b實驗條件下，呼吸速率不為零,適時播種，控制光照強弱，合理密植，通風(fēng)透光，增施有機肥等措施提高凈光合產(chǎn)量,八：影響光合作用的外界因素,光,光照強度,光質(zhì),日照的變化,溫度,CO2濃度,必需礦質(zhì)元素的供應(yīng),水,直接影響光反應(yīng)，而光反應(yīng)的產(chǎn)物NADP、ATP的數(shù)量又間接影響暗反應(yīng),影響酶的活性，而影響反應(yīng)速度,直接影響暗反應(yīng)的速度，而暗反應(yīng)的產(chǎn)物NADP+、ADP、Pi的數(shù)量又影響光反應(yīng)的速度,直接或間接影

9、響光合作用,光合作用的原料，通過影響氣孔的開閉影響二氧化碳的供應(yīng)，影響光合作用,增加光合作用面積,延長光合作用時間,提高光合作用效率,光能利用率：單位土地面積上，農(nóng)作物通過光合作用所產(chǎn)生的有機物中所含的能量，與這塊土地所接受的太陽能的比,光合效率：綠色植物通過光合作用制造的有機物中所含的能量與光合作用中吸收的光能的比值,立體種植,改變株形,大棚人工光照,一年一熟改為一年幾熟一年多熟,提高光合作用的效率,光照強弱的控制,溫度：適時播種，溫室內(nèi) 注意溫度的調(diào)節(jié),合理密植,適當(dāng)增加二氧化碳濃度,合理密植，通風(fēng)透氣,施用農(nóng)家肥,施用NH4HCO3（大田,最大限度地利用光照時間，提高光能利用率,光合面積

10、即植物的綠色面積，主要是指葉面積,必需礦質(zhì)元素的供應(yīng),合理施肥，中耕松土,水的供應(yīng),合理灌溉,九：影響光合作用的內(nèi)因,基因葉綠體（結(jié)構(gòu)和數(shù)量）色素的量，酶種類、量、活性,04全國）下列關(guān)于光合作用強度的敘述，正確的是（ ） A、葉片從幼到老光合作用強度不變 B、森林或農(nóng)田中植株上部的葉片和下部的葉片光合作用強度有差異 C、光合作用強度是有基因決定的，因此是固定不變的 D、在相同的光照條件下，各種植物的光合作用強度不變,B,04全國）離體的葉綠體在光照下進(jìn)行穩(wěn)定的光合作用時，如果突然中斷CO2氣體的供應(yīng)，短時間內(nèi)葉綠體中C3化合物與C5化合物相對含量的變化是（ ） A、 C3化合物增加、 C5化

11、合物減少 B、 C3化合物增加、 C5化合物減少 C、 C3化合物減少、 C5化合物增加 D、 C3化合物減少、 C5化合物減少,C,04江蘇）光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩階段 ，下列說法正確的是（ ） A、葉綠體的類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng) B、葉綠體的類囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行光反應(yīng) C、葉綠體的基質(zhì)可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng) B、葉綠體的基質(zhì)可進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行光反應(yīng),D,04江蘇）胡蘿卜素和葉黃素在光合作用中的作用是（ ） A、傳遞光能、傳送電子 B、傳遞光能、轉(zhuǎn)化光能 C、吸收光能、轉(zhuǎn)變光能 D、吸收光能、傳遞光能,D,04廣東）下列關(guān)于光合作用和呼吸作用的敘述，正確的是（ ）

12、 A、光合作用和呼吸作用總是同時進(jìn)行 B、光合作用形成的糖類在呼吸作用中被利用 C、光合作用產(chǎn)生的ATP主要用于呼吸作用 D、光合作用與呼吸作用分別在葉肉細(xì)胞和根細(xì)胞中進(jìn)行,B,04江蘇）過去人們以為作物播種密度越大，產(chǎn)量越高。在保證營養(yǎng)需要的情況下，有人對小麥的產(chǎn)量與播種量的關(guān)系進(jìn)行研究，結(jié)果如下圖所示,6000,5000,4000,3000,2000,1000,產(chǎn)量 Kg.hm2,30,60,90,120,150,180,210,播種量/ Kg.hm2,1)根據(jù)上圖分析，當(dāng)播種密度過大時小麥產(chǎn)量將,減少,2）從影響光合作用效率的因素分析，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是,葉片接受光照不足，通風(fēng)透氣差，CO2供應(yīng)不足,色素分子,可見光,C5(RUBP,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2