植物學(xué)光合作用與呼吸作用的比較,結(jié)合中學(xué)教材齊迪珍

光合作用與呼吸作用的比較

-----------結(jié)合中學(xué)教材葉綠體**酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵

*34％*40.45％*酒精發(fā)酵27.03％****光合作用概念指綠色植物〔主體〕通過(guò)葉綠體〔條件及場(chǎng)所〕，利用光〔條件〕能，把二氧化碳〔原料〕和水〔原料〕轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物〔產(chǎn)物〕，并且釋放出氧氣〔產(chǎn)物〕的過(guò)程。1.主體光合作用〔Photosynthesis〕，即光能合成作用，是植物、藻類(lèi)和某些細(xì)菌，在可見(jiàn)光的照射下，利用光合色素，將二氧化碳〔或硫化氫〕和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放出氧氣〔或氫氣〕的生化過(guò)程。

考慮到我們這門(mén)課是植物生理學(xué)，這里我們所說(shuō)的光合作用是指植物進(jìn)行的生化過(guò)程?！?〕光〔2〕色素〔3〕酶2.條件條件要求之光條件要求之色素條件要求之色素聚光色素〔輔助色素〕：大局部葉綠素a,全部葉綠素b，胡蘿卜素，葉黃素?！铡鬟f光能反響中心色素〔作用中心色素〕：只有少數(shù)特殊葉綠素a〔P680，P700〕——轉(zhuǎn)化光能back呼吸作用概念細(xì)胞呼吸是指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其它產(chǎn)物，釋放出能量并生成ATP的過(guò)程。呼吸作用概念呼吸作用是指生物體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)，通過(guò)氧化復(fù)原而產(chǎn)生CO２〔乳酸發(fā)酵無(wú)CO２生成〕同時(shí)釋放能量的過(guò)程。P105有氧呼吸無(wú)氧呼吸有氧呼吸是指活細(xì)胞在氧的參與下，通過(guò)酶的催化作用，把糖類(lèi)等有機(jī)物徹底氧化分解，產(chǎn)生出二氧化碳和水，同時(shí)釋放出大量能量的過(guò)程。無(wú)氧呼吸一般是指細(xì)胞在無(wú)氧條件下，通過(guò)酶的催化作用，把葡萄糖等有機(jī)物質(zhì)分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程。6CO2+12H2O*C6H12O6+6O2*+6H2O光能葉綠體光合作用的反響式呼吸作用的反響式有氧呼吸無(wú)氧呼吸②轉(zhuǎn)化成乳酸的反響式為：①分解成酒精的反響式為：back光反響在類(lèi)囊體膜上暗反響在葉綠體基質(zhì)中back第一階段細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)第二階段線粒體基質(zhì)第三階段線粒體內(nèi)膜back轉(zhuǎn)化效率之光合作用按每吸收4mol光量子形成1molNADPH和4/3molATP來(lái)考慮電子傳遞過(guò)程中的能量利用率=(光反響貯存的化學(xué)能/吸收的光能)(214kJ+4/3×30.6KJ)(4×172kJ)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)各有不同，我所采用的是陳瑛老師ppt上的數(shù)據(jù)。形成1molATP需要30.6kJ能量形成1molNADPH自由能變化214kJ1mol光量子的能量為172kJ1.電子傳遞過(guò)程中的能量利用率〔光反響〕

=

≈0.37=37%2.能量轉(zhuǎn)化率〔暗反響〕卡爾文循環(huán)的總反響6CO2+18ATP+12NADPH+12H+12H2OC6H12O6+18ADP+18Pi+12NADP+6H+++能量轉(zhuǎn)化率=6×47818*30.6+12*214×100%=92%總的能量轉(zhuǎn)化率=92%×37%=34%back而每復(fù)原一分子CO2，儲(chǔ)藏于糖類(lèi)中的化學(xué)能為478kJ可簡(jiǎn)化為：轉(zhuǎn)化效率之呼吸作用有氧呼吸

1mol葡萄糖釋放能量2870kJ，

其中1161kJ轉(zhuǎn)移至ATP中轉(zhuǎn)化效率=≈40.45%1161kJ2870kJback無(wú)氧呼吸轉(zhuǎn)化效率之呼吸作用1mol葡萄糖釋放能量225.94kJ，其中有61.08kJ轉(zhuǎn)移至ATP中①分解成酒精的反響式為：1mol葡萄糖釋放能量196.65kJ，其中有61.08kJ轉(zhuǎn)移至ATP中②轉(zhuǎn)化成乳酸的反響式為：轉(zhuǎn)化效率=≈31.06%轉(zhuǎn)化效率=≈27.03%61.08kJ225.94kJ61.08kJ196.65kJback主要中間產(chǎn)物之光合作用1〕NADP+〔煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸〕2〕ATPbackforwardback主要中間產(chǎn)物之呼吸作用丙酮酸backforward有氧呼吸和無(wú)氧呼吸的過(guò)程圖解back講課內(nèi)容就到此結(jié)束，之后的幻燈片只是作為補(bǔ)充內(nèi)容。另一種計(jì)算光合轉(zhuǎn)化效率的方法光能轉(zhuǎn)化效率是指光合產(chǎn)物中所貯存的化學(xué)能占光合作用所吸收的有效輻射能的百分率。光反響中，植物把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯藏在ATP和NADPH中。每形成1molATP需要約50kJ能量，每形成1molNADPH便有2mole－從0.82V(H2O/O2氧化復(fù)原電位)上升到－0.32V(NADPH電位)。這一過(guò)程的自由能變化為G=－nF△E=－2×96.5×(－0.32-0.82)=220kJ如果按非環(huán)式電子傳遞,每吸收8mol光量子形成2molNADPH和3molATP來(lái)考慮，在光反響中吸收的能量按680nm波長(zhǎng)的光計(jì)算，那么8mol光量子的能量(E２)為：E２=hNC/λ×8=6.626×10－３４Ｊ·s×6.023×１０２３×(3.0×108m·s－１／６８０×１０－９m)×8=1410kJ8mol光子可轉(zhuǎn)化成的化學(xué)能(E１)(2molNADPH和3molATP)E１=220kJ×2+50kJ×3=590kJ能量轉(zhuǎn)化率=(光反響貯存的化學(xué)能/吸收的光能)=E1/E2=590kJ/1410kJ≈0.42=42%線粒體2C3H4O34[H]釋放少量能量，形成2ATP6O220[H]釋放少量能量，形成2ATP12H2O釋放大量能量，形成34ATP細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)C6H12O6

6CO26H2O第一階段第二階段第三階段不是只有動(dòng)物才會(huì)進(jìn)行乳酸發(fā)酵，馬鈴薯的塊莖玉米的胚甜菜塊根也會(huì)進(jìn)行乳酸發(fā)酵。大多數(shù)植物進(jìn)行酒精發(fā)酵。光合作用的過(guò)程和能量轉(zhuǎn)變

光合作用的實(shí)質(zhì)是將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。根據(jù)能量轉(zhuǎn)變的性質(zhì)，將光合作用分為三個(gè)階段:1.原初反響:光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換成電能；2.電子傳遞和光合磷酸化:電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫娀瘜W(xué)能;3.碳同化:活潑的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能。1.PSⅡ復(fù)合體PSⅡ的生理功能是吸收光能，進(jìn)行光化學(xué)反響，產(chǎn)生強(qiáng)的氧化劑，使水裂解釋放氧氣，并把水中的電子傳至質(zhì)體醌。(1)PSⅡ復(fù)合體的組成與反響中心中的電子傳遞PSⅡ是含有多亞基的蛋白復(fù)合體。組成：聚光色素復(fù)合體Ⅱ、中心天線、反響中心、放氧復(fù)合體、細(xì)胞色素和多種輔助因子。組成中心天線的CP47和CP43是指分子量分別為47000、43000并與葉綠素結(jié)合的聚光色素蛋白復(fù)合體，它們圍繞P680，比LHCⅡ更快地把吸收的光能傳至PSⅡ反響中心，所以被稱(chēng)為中心天線或“近側(cè)天線〞。PSⅡ反響中心的核心局部是分子量分別為32000和34000的D1和D2兩條多肽。D1很容易受到光化學(xué)破壞，會(huì)發(fā)生活性逆轉(zhuǎn)。反響中心的次級(jí)電子供體Z、中心色素P680、原初電子受體Pheo、次級(jí)電子受體QA、QB等都結(jié)合在D1和D2上。其中與D1結(jié)合的質(zhì)體醌定名為QB，與D2結(jié)合的質(zhì)體醌定名為QA。Q有雙重涵義，既是醌(quinone)的字首，又是熒光猝滅劑(quencher)的字首。質(zhì)醌(PQ)也叫質(zhì)體醌，是PSⅡ反響中心的末端電子受體，也是介于PSⅡ復(fù)合體與Cytb６/f復(fù)合體間的電子傳遞體?！癙Q庫(kù)〞；葉綠素的5%～10%。質(zhì)體醌為脂溶性分子，質(zhì)體醌有一個(gè)醌的頭和一個(gè)長(zhǎng)的非極性的尾，尾部使質(zhì)體醌定位于膜中，能在類(lèi)囊