植物生理學光合作用課件

第四章光合作用第四章光合作用1

光合作用的定義、意義和度量指標高等植物光合色素的種類、作用及影響葉綠素合成的因素光合作用的大致過程了解光呼吸的定義、細胞定位及意義影響光合作用的環(huán)境因素（光照和CO2）了解光合作用與作物產量形成的關系

本章要求：※※本章要求：※※2第一節(jié)光合作用概述第一節(jié)光合作用概述3一、光合作用的概念P144葉片（主要）部位能源原料產物400---700nmCO2和H2O有機物和O2CO2H2OO2有機物一、光合作用的概念P144葉片（主要）部位400---4總反應式：氧化還原反應本質：1.H2O被氧化為O2

2.CO2被還原到糖3.光能的吸收特點：光推動的6CO2+6H2OC6H12O6+O2光綠色植物ECO2/（CH2O)

=-0.42

E1/2O2/H2O=+0.82△E0’＜0△G0’＞0總反應式：氧化還原反應本質：1.H2O被氧化為O22.CO5二、光合作用的意義1、把無機物轉變?yōu)橛袡C物2、把光能轉變?yōu)榛瘜W能3、維持大氣O2與CO2的相對平衡綠色工廠空氣凈化器能量轉換站二、光合作用的意義1、把無機物轉變?yōu)橛袡C物綠色空氣凈化器能量6三、光合作用的度量P1821、光合速率（光合強度）呼吸速率umol.dm-2.h-1單位：umol.m-2.s-1真正光合速率凈光合速率=+2、光合生產率（凈同化率）單位：g.m-2.d-1

三、光合作用的度量P1821、光合速率（光合強度）7第二節(jié)葉綠體與光合色素第二節(jié)葉綠體與光合色素8一、葉綠體1.被膜2.類囊體3.間質控制物質進出（光合膜）吸收、傳遞、轉變光能同化CO2（基質）蛋白質，脂類等酶，水，核酸等光合色素，蛋白質等一、葉綠體1.被膜控制物質進出（光合膜）吸收、傳遞、同化CO9葉綠素類胡蘿卜素藻膽素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b按照分子組成和結構，可分為：

(一)光合色素的種類二、光合色素葉綠素胡蘿卜素葉綠素a按照分子組成和結構，可分為：(一)10聚光色素反應中心色素功能吸收、傳遞光能吸收、轉換光能種類大多數(shù)Chla全部Chlb全部類胡蘿卜素少數(shù)處于特殊狀態(tài)的Chla按照功能，可分為：P152（P680和P700）聚光色素反應中心色素功能吸收、傳遞光111.葉綠素種類：Chla（藍綠色）Chlb（黃綠色）化學結構：雙羧酸酯極性，親水與類囊體膜蛋白結合共軛雙鍵

卟啉環(huán)頭部葉綠醇尾部羧基與葉綠醇結合非極性，親脂插入類囊體的疏水區(qū)CH3CHO吸收、傳遞光能轉換光能作用：1.葉綠素種類：Chla（藍綠色）化學結構：雙羧酸酯極性，親122.類胡蘿卜素種類：胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）化學結構：不飽和碳氫化合物四萜（共軛雙鍵）對稱紫羅蘭酮環(huán)疏水、親脂作用：吸收、傳遞光能；保護作用2.類胡蘿卜素種類：胡蘿卜素（橙黃色）四萜（共軛雙鍵）作用：13光合色素葉綠素類胡蘿卜素結構雙羧酸酯不飽和碳氫化物種類ChlaChlb胡蘿卜素葉黃素顏色藍綠黃綠橙色黃色特點CH3CHOOH作用吸收、傳遞與轉換光能吸收、傳遞光能；保護作用含量31葉色綠色光合葉綠素類胡蘿卜素結構雙羧酸酯不飽和碳氫化物種類Chla141.光合色素的吸收光譜

(二)光合色素的光學特性

P148

1.光合色素的吸收光譜

(二)光合色素的光學特性P14815類胡蘿卜素的吸收光譜:400-500nm(藍紫)類胡蘿卜素的吸收光譜:400-500nm(藍紫)162．葉綠素的熒光和磷光現(xiàn)象概念P148-149基態(tài)

激發(fā)態(tài)

第一單線態(tài)

第二單線態(tài)

三線態(tài)

熒光磷光放熱放熱放熱Chl光化學反應2．葉綠素的熒光和磷光現(xiàn)象概念P148-149基17第一單線態(tài)Chl分子的去向：放熱發(fā)射熒光（溶液）進入第一三線態(tài)光化學反應第二單線態(tài)Chl分子不能直接用于光合作用基態(tài)激發(fā)態(tài)第一單線態(tài)第二單線態(tài)第一三線態(tài)吸收光能浪費?。ɑ铙w）第一單線態(tài)Chl分子的去向：第二單線態(tài)Chl分子不能直接用于18吸收光譜---熒光與磷光現(xiàn)象---光能轉變?yōu)榛瘜W能Chl吸收光能Chl分子照光激發(fā)吸收光譜---光能轉變?yōu)榛瘜W能Chl吸收光能Chl分子照19(三)葉綠素的合成及其所需條件原料：步驟：δ-氨基酮戊酸（ALA）糞卟啉原Ⅲ原卟啉Ⅸ原葉綠素酸酯葉綠酸酯a

葉綠素a

葉綠素b1.生物合成P150谷氨酸和α-酮戊二酸光(三)葉綠素的合成及其所需條件原料：δ-氨基酮戊酸（ALA202.影響葉綠素合成的外界條件：（1）光照（2）溫度（3）礦質元素（4）水分（5）O2最低溫度約2℃最適溫度約30℃最高溫度約40℃氮、鎂、鐵、錳、銅、鋅等原葉綠素酸酯葉綠酸酯a2.影響葉綠素合成的外界條件：（1）光照最低溫度約2℃氮、鎂21第三節(jié)光合作用機理

※第三節(jié)光合作用機理※22原初反應電子傳遞和光合磷酸化碳同化將光合作用分為三個步驟：光能電能

電能活躍的化學能

活躍的化學能穩(wěn)定的化學能

光反應暗反應原初反應將光合作用分為三個步驟：光能電能23光能傳遞概念：P152一、原初反應光能吸收光能轉換場所：光合膜特點：速度快，需光起點光能傳遞概念：P152一、原初反應光能吸收光能轉換場所：光合24光合單位P152每吸收與傳遞一個光子到反應中心完成光化學反應所需起協(xié)同作用的色素分子250-300個聚光色素分子1個反應中心色素分子光合單位P152每吸收與傳遞一個光子到反應中心完成光化學25反應中心

P153原初電子供體P原初電子受體A次級電子供體D蛋白質反應中心色素直接接受電子的物質直接供給電子的物質維持微環(huán)境色素蛋白復合體反應中心P153原初電子供體P反應中心色素直接接26光化學反應hvD·P·A→*D·P·A→－＋D·P

·A

→＋－D

·P·A

由光引起的反應中心色素分子與原初電子受體、供體間的氧化還原反應光化學反應hvD·P·A→*D·P·A→－＋27二、電子傳遞與光合磷酸化

場所：光合膜特點：受光促進，不受溫度影響NADPH+H+

ATP同化力eeeeD·P·A－＋二、電子傳遞與光合磷酸化場所：光合膜NADPH+H+

AT28光反應由兩個光系統(tǒng)接力進行結論：PSⅠPSⅡ長波光反應短波光反應反應中心色素P700 P680NADP+的還原水的光解和放氧作用

反應類型

供Cytb6/f電子產生H+（囊腔）（一）光系統(tǒng)光反應由兩個光系統(tǒng)接力進行結論：PSⅠPSⅡ長波光反應29P155定位組成作用---光合膜---電子傳遞體---傳遞電子1.概念（二）光合鏈P155定位---光合膜---電子傳遞體---傳遞電子1.30PSII（H2O→PQ）Cytb6f(PQ→PC)PSI(PC→NADP+)2.組成膜上（內）移動PQ（PSII→Cytb6f）PC（Cytb6f→PSI）Fd（PSI→NADP+）固定在膜上PQPQH22e+2H+-2e-2H+PSII（H2O→PQ）2.組成膜上（內）移動PQ（PSII313.“Z”鏈特點

PSI和PSII串聯(lián)電子H2O→NADP+二處逆電勢梯度PQ穿梭(ΔμH+)

3.“Z”鏈特點PSI和PSII串聯(lián)電子H2O→NADP32（三）水的光解和放氧P156----希爾反應2H2O*+2A2AH2+O2*

光葉綠體氧化劑（三）水的光解和放氧P156----希爾反應2H2O*33（四）光合磷酸化條件--光下部位--葉綠體原料--ADP+Pi產物--ATP1．概念P158非環(huán)式光合磷酸化環(huán)式光合磷酸化假環(huán)式光合磷酸化2．類型驅動力---ΔμH+

（四）光合磷酸化條件--光下1．概念P158非環(huán)式光34類型組成產物非環(huán)式電子傳遞PSI和PSIIO2、ATP、NADPH+H+環(huán)式電子傳遞PSIATP假環(huán)式電子傳遞PSI和PSIIO2、ATP類型組成產物非環(huán)式電子傳遞PSI和PSIIO2、ATP、NA35電子傳遞與光合磷酸化的結果:

H2O的裂解放O2NADP+還原為NADPH產生ATP同化力電能活躍的化學能電子傳遞與光合磷酸化的結果:同化力電能活躍的化學能36第四章光合作用第四章光合作用37

光合作用的定義、意義和度量指標高等植物光合色素的種類、作用及影響葉綠素合成的因素光合作用的大致過程了解光呼吸的定義、細胞定位及意義影響光合作用的環(huán)境因素（光照和CO2）了解光合作用與作物產量形成的關系

本章要求：※※本章要求：※※38第一節(jié)光合作用概述第一節(jié)光合作用概述39一、光合作用的概念P144葉片（主要）部位能源原料產物400---700nmCO2和H2O有機物和O2CO2H2OO2有機物一、光合作用的概念P144葉片（主要）部位400---40總反應式：氧化還原反應本質：1.H2O被氧化為O2

2.CO2被還原到糖3.光能的吸收特點：光推動的6CO2+6H2OC6H12O6+O2光綠色植物ECO2/（CH2O)

=-0.42

E1/2O2/H2O=+0.82△E0’＜0△G0’＞0總反應式：氧化還原反應本質：1.H2O被氧化為O22.CO41二、光合作用的意義1、把無機物轉變?yōu)橛袡C物2、把光能轉變?yōu)榛瘜W能3、維持大氣O2與CO2的相對平衡綠色工廠空氣凈化器能量轉換站二、光合作用的意義1、把無機物轉變?yōu)橛袡C物綠色空氣凈化器能量42三、光合作用的度量P1821、光合速率（光合強度）呼吸速率umol.dm-2.h-1單位：umol.m-2.s-1真正光合速率凈光合速率=+2、光合生產率（凈同化率）單位：g.m-2.d-1

三、光合作用的度量P1821、光合速率（光合強度）43第二節(jié)葉綠體與光合色素第二節(jié)葉綠體與光合色素44一、葉綠體1.被膜2.類囊體3.間質控制物質進出（光合膜）吸收、傳遞、轉變光能同化CO2（基質）蛋白質，脂類等酶，水，核酸等光合色素，蛋白質等一、葉綠體1.被膜控制物質進出（光合膜）吸收、傳遞、同化CO45葉綠素類胡蘿卜素藻膽素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b按照分子組成和結構，可分為：

(一)光合色素的種類二、光合色素葉綠素胡蘿卜素葉綠素a按照分子組成和結構，可分為：(一)46聚光色素反應中心色素功能吸收、傳遞光能吸收、轉換光能種類大多數(shù)Chla全部Chlb全部類胡蘿卜素少數(shù)處于特殊狀態(tài)的Chla按照功能，可分為：P152（P680和P700）聚光色素反應中心色素功能吸收、傳遞光471.葉綠素種類：Chla（藍綠色）Chlb（黃綠色）化學結構：雙羧酸酯極性，親水與類囊體膜蛋白結合共軛雙鍵

卟啉環(huán)頭部葉綠醇尾部羧基與葉綠醇結合非極性，親脂插入類囊體的疏水區(qū)CH3CHO吸收、傳遞光能轉換光能作用：1.葉綠素種類：Chla（藍綠色）化學結構：雙羧酸酯極性，親482.類胡蘿卜素種類：胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）化學結構：不飽和碳氫化合物四萜（共軛雙鍵）對稱紫羅蘭酮環(huán)疏水、親脂作用：吸收、傳遞光能；保護作用2.類胡蘿卜素種類：胡蘿卜素（橙黃色）四萜（共軛雙鍵）作用：49光合色素葉綠素類胡蘿卜素結構雙羧酸酯不飽和碳氫化物種類ChlaChlb胡蘿卜素葉黃素顏色藍綠黃綠橙色黃色特點CH3CHOOH作用吸收、傳遞與轉換光能吸收、傳遞光能；保護作用含量31葉色綠色光合葉綠素類胡蘿卜素結構雙羧酸酯不飽和碳氫化物種類Chla501.光合色素的吸收光譜

(二)光合色素的光學特性

P148

1.光合色素的吸收光譜

(二)光合色素的光學特性P14851類胡蘿卜素的吸收光譜:400-500nm(藍紫)類胡蘿卜素的吸收光譜:400-500nm(藍紫)522．葉綠素的熒光和磷光現(xiàn)象概念P148-149基態(tài)

激發(fā)態(tài)

第一單線態(tài)

第二單線態(tài)

三線態(tài)

熒光磷光放熱放熱放熱Chl光化學反應2．葉綠素的熒光和磷光現(xiàn)象概念P148-149基53第一單線態(tài)Chl分子的去向：放熱發(fā)射熒光（溶液）進入第一三線態(tài)光化學反應第二單線態(tài)Chl分子不能直接用于光合作用基態(tài)激發(fā)態(tài)第一單線態(tài)第二單線態(tài)第一三線態(tài)吸收光能浪費?。ɑ铙w）第一單線態(tài)Chl分子的去向：第二單線態(tài)Chl分子不能直接用于54吸收光譜---熒光與磷光現(xiàn)象---光能轉變?yōu)榛瘜W能Chl吸收光能Chl分子照光激發(fā)吸收光譜---光能轉變?yōu)榛瘜W能Chl吸收光能Chl分子照55(三)葉綠素的合成及其所需條件原料：步驟：δ-氨基酮戊酸（ALA）糞卟啉原Ⅲ原卟啉Ⅸ原葉綠素酸酯葉綠酸酯a

葉綠素a

葉綠素b1.生物合成P150谷氨酸和α-酮戊二酸光(三)葉綠素的合成及其所需條件原料：δ-氨基酮戊酸（ALA562.影響葉綠素合成的外界條件：（1）光照（2）溫度（3）礦質元素（4）水分（5）O2最低溫度約2℃最適溫度約30℃最高溫度約40℃氮、鎂、鐵、錳、銅、鋅等原葉綠素酸酯葉綠酸酯a2.影響葉綠素合成的外界條件：（1）光照最低溫度約2℃氮、鎂57第三節(jié)光合作用機理

※第三節(jié)光合作用機理※58原初反應電子傳遞和光合磷酸化碳同化將光合作用分為三個步驟：光能電能

電能活躍的化學能

活躍的化學能穩(wěn)定的化學能

光反應暗反應原初反應將光合作用分為三個步驟：光能電能59光能傳遞概念：P152一、原初反應光能吸收光能轉換場所：光合膜特點：速度快，需光起點光能傳遞概念：P152一、原初反應光能吸收光能轉換場所：光合60光合單位P152每吸收與傳遞一個光子到反應中心完成光化學反應所需起協(xié)同作用的色素分子250-300個聚光色素分子1個反應中心色素分子光合單位P152每吸收與傳遞一個光子到反應中心完成光化學61反應中心

P153原初電子供體P原初電子受體A次級電子供體D蛋白質反應中心色素直接接受電子的物質直接供給電子的物質維持微環(huán)境色素蛋白復合體反應中心P153原初電子供體P反應中心色素直接接62光化學反應hvD·P·A→*D·P·A→－＋D·P

·A

→＋－D

·P·A

由光引起的反應中心色素分子與原初電子受體、供體間的氧化還原反應光化學反應hvD·P·A→*D·P·A→－＋63二、電子傳遞與光合磷酸化

場所：光合膜特點：受光促進，不受溫度影響NADPH+H+

ATP同化力eeeeD·P·A－＋二、電子傳遞與光合磷酸化場所：光合膜NADPH+H+

AT64光反應由兩個光系統(tǒng)接力進行結論：PSⅠPSⅡ長波光反應短波光反應反應中心色素P700 P680NADP+的還原水的光解和放氧作用

反應類型

供Cytb6/f電子產生H+（囊腔）（一）光系統(tǒng)光反應由兩個光系統(tǒng)接力進行結論：PSⅠPSⅡ長波光反應65P155定位組成作用---光合膜