四川农业大学植物生理学课件第3章.pptx

第一节第一节 光合作用的重要性光合作用的重要性 第二节第二节 叶绿体及叶绿体色素叶绿体及叶绿体色素v第三节第三节 光合作用的机理光合作用的机理 第四节第四节 光呼吸光呼吸 第五节第五节 影响光合作用的因素影响光合作用的因素v第六节第六节 植物对光能的利用植物对光能的利用第三章第三章 光合作用光合作用 Photosynthesis of plant 第一节第一节光合作用的重要性光合作用的重要性 Importances of photosynthesisImportances of photosynthesis 一、光合作用的概念一、光合作用的概念一、光合作用的概念一、光合作用的概念 光光光光 能能能能COCOCOCO2 2 2 2+H+H+H+H2 2 2 2O O O O（CHCHCHCH2 2 2 2O O O O）+O+O+O+O2 2 2 2 绿色细胞绿色细胞绿色细胞绿色细胞 氧化氧化氧化氧化 光能光能光能光能H H H H2 2 2 2O+COO+COO+COO+CO2 2 2 2 （CHCHCHCH2 2 2 2O O O O）+H+H+H+H2 2 2 20+O0+O0+O0+O2 2 2 2 绿色细胞绿色细胞绿色细胞绿色细胞 还原还原还原还原（一）是无机物转变成有机物的主要途径。（一）是无机物转变成有机物的主要途径。（一）是无机物转变成有机物的主要途径。（一）是无机物转变成有机物的主要途径。每年地球光合作用合成每年地球光合作用合成每年地球光合作用合成每年地球光合作用合成5 5 5 51010101011111111t t t t有机物有机物有机物有机物 （二）是太阳能转变成稳定的化学能的主要途径。（二）是太阳能转变成稳定的化学能的主要途径。（二）是太阳能转变成稳定的化学能的主要途径。（二）是太阳能转变成稳定的化学能的主要途径。将将将将5 5 5 51010101011111111J J J J日光能转化为化学能日光能转化为化学能日光能转化为化学能日光能转化为化学能（三）维持大气中氧气和（三）维持大气中氧气和（三）维持大气中氧气和（三）维持大气中氧气和COCOCOCO2 2 2 2的平衡的平衡的平衡的平衡，保护环境。保护环境。保护环境。保护环境。释放出释放出释放出释放出5.355.355.355.351010101011111111t t t t 氧气氧气氧气氧气(四四四四)作物产量构成的主要因素。作物产量构成的主要因素。作物产量构成的主要因素。作物产量构成的主要因素。作物产量作物产量作物产量作物产量=光合速率光合速率光合速率光合速率 光合面积光合面积光合面积光合面积光合时间光合时间光合时间光合时间经经经经济系数济系数济系数济系数二、光合作用的意义二、光合作用的意义二、光合作用的意义二、光合作用的意义第二节第二节 叶绿体及叶绿体色素叶绿体及叶绿体色素 chloroplast and chloroplast pigmentschloroplast and chloroplast pigments （一）叶绿体的形态结构（一）叶绿体的形态结构（图图3-13-1）被膜、间质、类囊体（光合膜）被膜、间质、类囊体（光合膜）（二）叶绿体的成分（二）叶绿体的成分 叶绿体的化学成分：叶绿体的化学成分：75%75%的水、蛋白质、脂类、的水、蛋白质、脂类、色素和无机盐。色素和无机盐。一、叶绿体的结构和成分一、叶绿体的结构和成分（一）叶绿素（一）叶绿素（一）叶绿素（一）叶绿素1.1.1.1.叶绿素（叶绿素（叶绿素（叶绿素（chlorophyllchlorophyllchlorophyllchlorophyll）的分子结构的分子结构的分子结构的分子结构（图图3-23-2）COOCH COOCH COOCH COOCH3 3 3 3叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a Ca Ca Ca C32323232H H H H30303030ONONONON4 4 4 4MgMgMgMg COOC COOC COOC COOC20202020H H H H39393939 COOCH COOCH COOCH COOCH3 3 3 3叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素b Cb Cb Cb C32323232H H H H28282828O O O O2 2 2 2N N N N4 4 4 4MgMgMgMg COOC COOC COOC COOC20202020H H H H39393939二、光合色素的化学特性二、光合色素的化学特性二、光合色素的化学特性二、光合色素的化学特性（4 4）卟啉环中的镁可被）卟啉环中的镁可被H H+或或CuCu2+2+所置换。所置换。（5 5）容易被光分解）容易被光分解2.2.叶绿素的理化性质叶绿素的理化性质 COOCHCOOCH3 3 COOKCOOKC C3232H H3030ONON4 4Mg +2KOHMg +2KOH C C3232H H3030ONON4 4Mg +CHMg +CH3 3OH+CHOH+CH2020H H3939OHOH COOC COOC2020H H39 39 COOKCOOK 叶绿素叶绿素a a 叶绿素叶绿素a a的钾盐的钾盐 甲醇甲醇 叶绿醇叶绿醇（1 1）叶绿素）叶绿素a a呈蓝绿色，叶绿素呈蓝绿色，叶绿素b b呈黄绿色呈黄绿色（2 2）不溶于水，溶于有机溶剂）不溶于水，溶于有机溶剂（3 3）皂化反应）皂化反应吸收和传递光能吸收和传递光能少量叶绿素少量叶绿素a a转化光能转化光能3.3.在光合中的作用在光合中的作用1.1.类胡萝卜素结构：含胡萝卜素和叶黄素，前者分类胡萝卜素结构：含胡萝卜素和叶黄素，前者分子式为子式为C C4040H H5656；后者分子式是后者分子式是C C4040H H5656O O2 2，分子结构如分子结构如（图图3-33-3）2.2.溶解性：不溶于水，易溶于有机溶剂。溶解性：不溶于水，易溶于有机溶剂。3.3.颜色：胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈黄色。颜色：胡萝卜素呈橙黄色，叶黄素呈黄色。4.4.在光合中的作用：可吸收和传递光能；还可保护在光合中的作用：可吸收和传递光能；还可保护叶绿素分子，使其在强光下不致被光氧化而破坏。叶绿素分子，使其在强光下不致被光氧化而破坏。主目录本章目录退 出（二）类胡萝卜素（二）类胡萝卜素1.1.辐射能量辐射能量 E=NhE=Nh=Nhc/=Nhc/光子的能量与波长成反比。光子的能量与波长成反比。2.2.吸收光谱（吸收光谱（图图3-63-6）叶绿素吸收光谱的两个最强区：红光区叶绿素吸收光谱的两个最强区：红光区640-640-660nm660nm蓝紫光区蓝紫光区430-450nm430-450nm。类胡萝卜素的最大吸收带在蓝紫光部分。类胡萝卜素的最大吸收带在蓝紫光部分。3.3.荧光现象和磷光现象荧光现象和磷光现象(图图3-73-7)本章目录主目录退 出三、光合色素的光学特性三、光合色素的光学特性1.1.叶绿素的生物合成（叶绿素的生物合成（图图3-83-8）2.2.影响叶绿素形成的条件影响叶绿素形成的条件光：原叶绿酸酯转变为叶绿酸酯需要光照；但强光下光：原叶绿酸酯转变为叶绿酸酯需要光照；但强光下 叶绿素会被氧化叶绿素会被氧化.温：最低温温：最低温2 2 、最适温、最适温30 30 、最高温、最高温40 40 ，高，高 温下叶绿素分解大于合成。温下叶绿素分解大于合成。营养物：（营养物：（N N、MgMg、FeFe、MnMn、CuCu、ZnZn等）。等）。氧：缺氧引起氧：缺氧引起Mg-Mg-原卟啉原卟啉或或Mg-Mg-原卟啉甲酯积累，影响原卟啉甲酯积累，影响 叶绿素合成。叶绿素合成。水：影响叶绿素的合成水：影响叶绿素的合成,缺水使叶绿素分解加剧。缺水使叶绿素分解加剧。3.3.植物的叶色植物的叶色 叶绿素叶绿素:类胡萝卜素类胡萝卜素=3:1 =3:1 叶绿素叶绿素a:a:叶绿素叶绿素b=3:1b=3:1 叶黄素叶黄素:胡萝卜素胡萝卜素=2:1=2:1；阴生植物叶绿素；阴生植物叶绿素a:a:叶绿素叶绿素b b3:13:1主目录本章目录退 出四、叶绿素的形成四、叶绿素的形成一、原初反应一、原初反应（primary reaction）指指光能的吸收、传递和转换的过程，是光合色素吸收光能的吸收、传递和转换的过程，是光合色素吸收光能后所引起的光物理和光化学过程。光能后所引起的光物理和光化学过程。（一）光能的吸收和色素分子激发态的形成（一）光能的吸收和色素分子激发态的形成 光合单位光合单位(photosynthetic unit)photosynthetic unit)是指结合在类囊体膜是指结合在类囊体膜上能进行光合作用的最小结构单位。上能进行光合作用的最小结构单位。光合单位光合单位=聚光色素系聚光色素系统统+反应中心反应中心,每个光合单位约含每个光合单位约含250-300250-300个叶绿体色素分个叶绿体色素分子。子。聚光色素聚光色素(light-harvesting pigment)light-harvesting pigment)：只起吸收和只起吸收和传递光能的色素分子。传递光能的色素分子。反应中心色素反应中心色素(reaction centre pigment)reaction centre pigment)：少数的特少数的特殊状态的叶绿素殊状态的叶绿素a a分子，有捕获和聚集光能，并将光能转换分子，有捕获和聚集光能，并将光能转换为电动势的功能。为电动势的功能。第三节第三节 光合作用的机理光合作用的机理Mechanisms of photosynthesisMechanisms of photosynthesis （二）激发能的传递和作用中心对激发能的捕获（二）激发能的传递和作用中心对激发能的捕获 （图图3-93-9）（三）光化学反应（三）光化学反应 指作用中心色素分子吸收光能后所引起的氧化指作用中心色素分子吸收光能后所引起的氧化还原反应，也就是电荷分离，将光能转换为电能的还原反应，也就是电荷分离，将光能转换为电能的过程过程主目录本章目录退 出光光D.P.AD.P.AD.PD.P*.A.AD.PD.P+.A.A-D D+.P.A.P.A-光合作用的最终电子供体是水，最终电子受体光合作用的最终电子供体是水，最终电子受体为为NADPNADP+。P-P-作用中心色素、作用中心色素、A-A-原初电子受体、原初电子受体、D-D-原初电子供体原初电子供体（一）两个光系统（一）两个光系统 红降红降（red dropred drop）：）：在大于在大于680680nmnm的红光照射下，光合的红光照射下，光合作用的量子产额急剧下降，这种现象称为红降。作用的量子产额急剧下降，这种现象称为红降。量子产额量子产额（量子效率）：指每吸收一个光量子所合成的（量子效率）：指每吸收一个光量子所合成的光合产物的量或释放的氧气的量。光合产物的量或释放的氧气的量。量子需要量量子需要量：指释放一分子氧或还原一分子二氧化碳所：指释放一分子氧或还原一分子二氧化碳所需要的光量子数。一般为需要的光量子数。一般为8 8个光量子。个光量子。双光增益效应或爱默生效应双光增益效应或爱默生效应（Emerson effectEmerson effect）红降和双光增益效应证明：光合作用存在两个光系统；并且红降和双光增益效应证明：光合作用存在两个光系统；并且可以独立或者接力完成光反应过程。可以独立或者接力完成光反应过程。退 出二、电子传递和光合放氧二、电子传递和光合放氧 光系统光系统I I（photosystemIphotosystemI，简称简称PSIPSI）：）：在类囊体膜的在类囊体膜的外侧，外侧，PSIPSI的作用中心色素分子是的作用中心色素分子是P P700700。是长波光反应，其是长波光反应，其主要特征是主要特征是NADPNADP的还原。的还原。光系统光系统IIII（photosystemIIphotosystemII，简称简称PSIIPSII）：）：在类囊体膜在类囊体膜内侧。内侧。PSIIPSII的作用中心色素分子是的作用中心色素分子是P P680680。是短波光反应，其是短波光反应，其主要特征是主要特征是H H2 2O O的光解和放氧。的光解和放氧。（二）光合电子传递链二）光合电子传递链 连接两个光系统以及连接两个光系统以及H H2 2O O和和NADPNADP之间的传递电子的物质。之间的传递电子的物质。叫光合电子传递链，简称光合链（叫光合电子传递链，简称光合链（图图3-103-10，）。，）。光合链在光合链在类囊体上的排列和电子与质子的传递（类囊体上的排列和电子与质子的传递（3-113-11）。）。1.1.非环式电子传递链（非环式电子传递链（Z Z方案）方案）2.2.环式电子传递链环式电子传递链 3.3.假环式电子传递链假环式电子传递链(二二)光合磷酸化的机理光合磷酸化的机理 米切尔米切尔(P.Mitchell)P.Mitchell)提出的化学渗透学说（提出的化学渗透学说（图图3-143-14）同化力同化力:ATP.NADPHATP.NADPH。三、光合磷酸化三、光合磷酸化 概念：叶绿体在光下把无机磷和概念：叶绿体在光下把无机磷和ADPADP转化成转化成ATPATP。（一）光合磷酸化的类型一）光合磷酸化的类型2 2ADP+2Pi+2NADPADP+2Pi+2NADP+2H+2H2 2O 2ATP+2NADPH+OO 2ATP+2NADPH+O2 2光光1.1.非循环式光合磷酸化非循环式光合磷酸化2.2.循环式光合磷酸化循环式光合磷酸化ADP+Pi ATPADP+Pi ATP光光3.ATP3.ATP合成酶：头部（合成酶：头部（CFCF1 1）和柄部（和柄部（CFCF0 0）组成，组成，CFCF1 1在类在类囊体表面，囊体表面，CFCF0 0伸入类囊体内部。伸入类囊体内部。CFCF1 1有有（3 3 3 3）5 5种多肽种多肽;CFCF0 0有有a a、b b、b b、c c12 12 4 4种多种多肽肽，横跨类囊体膜组成质子通道（横跨类囊体膜组成质子通道（图图3-133-13）（一）（一）C C3 3途径途径 光合作用最先生成的有机物是含有三个碳的光合作用最先生成的有机物是含有三个碳的3-3-PGAPGA，称为称为C C3 3途径。途径。又称卡尔文循环、卡尔文又称卡尔文循环、卡尔文-本生循环或光合环。它是所有植物光合作用碳同本生循环或光合环。它是所有植物光合作用碳同化的基本的和共同具有的途径。化的基本的和共同具有的途径。主目录本章目录退 出四、二氧化碳同化四、二氧化碳同化1.1.1.1.CO2CO2CO2CO2的固定的固定的固定的固定CHCHCHCH2 2 2 2O PO PO PO PC=0 CHC=0 CHC=0 CHC=0 CH2 2 2 2O P COOHO P COOHO P COOHO P COOH Mg Mg Mg Mg2+2+2+2+HCOH+HCOH+HCOH+HCOH+*COCOCOCO2 2 2 2+H+H+H+H2 2 2 2O HCOH +HCOHO HCOH +HCOHO HCOH +HCOHO HCOH +HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH *COOH CHCOOH CHCOOH CHCOOH CH2 2 2 2O PO PO PO PCHCHCHCH2 2 2 2O P PGA PGAO P PGA PGAO P PGA PGAO P PGA PGARuBPRuBPRuBPRuBP主目录本章目录退 出主目录本章目录退 出2.2.2.2.COCOCOCO2 2 2 2的还原的还原的还原的还原COOH ADP C=0 NADPH+H NADPCOOH ADP C=0 NADPH+H NADPCOOH ADP C=0 NADPH+H NADPCOOH ADP C=0 NADPH+H NADP+CHO CHO CHO CHO ATP 0 P PiATP 0 P PiATP 0 P PiATP 0 P PiHCOH HCOH HCOHHCOH HCOH HCOHHCOH HCOH HCOHHCOH HCOH HCOH CHCHCHCH2 2 2 2O P CHO P CHO P CHO P CH2 2 2 2O P CHO P CHO P CHO P CH2 2 2 2O P O P O P O P PGA DPGA G3PPGA DPGA G3PPGA DPGA G3PPGA DPGA G3P3.3.3.3.RuBPRuBPRuBPRuBP的再生的再生的再生的再生(图图3-143-14)3ATP3CO2+3RuBP+3H2O羧化阶段羧化阶段羧化阶段羧化阶段6PGA5G3P+G3P+6NADP+6ADP+6Pi6 6ATPATP6 6NADPHNADPH6 6PGAPGA3ADP+3Pi还原阶段还原阶段还原阶段还原阶段更新阶段更新阶段更新阶段更新阶段4.C4.C3 3途径的计量关系途径的计量关系3CO2+3H2O+3RuBP+9ATP+6NADPH G3PG3P+6NADP+9ADP +3RuBP+9Pi总反应式总反应式自身催化：中间产物的浓度增加会调节卡尔文循环的自身催化：中间产物的浓度增加会调节卡尔文循环的 速率。速率。光调节：指光调节酶的活性。如：光调节：指光调节酶的活性。如：RuBPCaseRuBPCase、NADP-NADP-DPGA-DHase DPGA-DHase、1,6-1,6-P P P P-F-F酶、酶、1,7-1,7-P-SP-S酶、酶、Ru5PRu5P激酶。激酶。光合产物运转的调节光合产物运转的调节 磷酸转运体磷酸转运体 在细胞质中合成蔗糖后释放出在细胞质中合成蔗糖后释放出PiPi，PiPi进入叶绿体促进进入叶绿体促进磷酸丙糖运出叶绿体，光合速率加快。磷酸丙糖运出叶绿体，光合速率加快。主目录本章目录退 出5.5.C C3 3途径的调节途径的调节1.1.C C4 4途径的生化历程途径的生化历程COCO2 2的固定的固定 COOHCOOHCHCH2 2 PEPCase CH PEPCase CH2 2C-0 P+C-0 P+1414COCO2 2+H+H2 2O C=0 +PiO C=0 +PiCOOH COOH 1414COOHCOOHPEP OAAPEP OAAC C4-4-二羧酸的转化和转移（二羧酸的转化和转移（图图3-173-17）PEPPEP的再生的再生主目录本章目录退 出(二二)C C4 4途径途径3.C3.C3.C3.C4 4 4 4途径的调节途径的调节途径的调节途径的调节光调节酶光调节酶 丙酮酸磷酸双激酶和丙酮酸磷酸双激酶和NADP-NADP-苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶反馈调节反馈调节 PEPPEP羧化酶羧化酶金属离子的调节金属离子的调节 MgMg2+2+、MnMn2+2+或或MgMg2+2+加加MnMn2+2+2.C2.C2.C2.C4 4 4 4途径的类型途径的类型途径的类型途径的类型4.C4植物的光合特征植物的光合特征C4植物比植物比C3植物光合速率高的原因在于：植物光合速率高的原因在于：光合生理差异光合生理差异 PEPCase对对CO2的亲和能力高于的亲和能力高于C3植物的植物的RuBPCase叶片解剖结构差异（叶片解剖结构差异（图图3-19）a.C4鞘细胞大鞘细胞大b.C4鞘细胞与叶肉细胞排列紧密鞘细胞与叶肉细胞排列紧密c.C4鞘细胞与叶肉细胞富含胞间连丝鞘细胞与叶肉细胞富含胞间连丝d.C4鞘细胞中有叶绿体鞘细胞中有叶绿体其光合作用在空间上分隔，有积累其光合作用在空间上分隔，有积累CO2的作用的作用CAMCAM途径的生化历程（途径的生化历程（图图3-203-20）C C4 4途径途径CO2固定和还原固定和还原在空间上分开在空间上分开,CAMCAM途径则在时间途径则在时间上分开。上分开。五、光合产物的形成五、光合产物的形成 磷酸丙糖在叶绿体内形成淀粉，运到细胞质内形成蔗糖磷酸丙糖在叶绿体内形成淀粉，运到细胞质内形成蔗糖（图图3-213-21）。）。在晚上光合磷酸化停止，叶绿体内的在晚上光合磷酸化停止，叶绿体内的PiPi浓度升高，抑制浓度升高，抑制淀粉的合成，蔗糖合成增加；在白天淀粉的合成，蔗糖合成增加；在白天PiPi低，促进淀粉合成。低，促进淀粉合成。在较好的光照下，在较好的光照下，F-1,6-PF-1,6-P，G-1,6-PG-1,6-P的合成增加，促进的合成增加，促进蔗糖的增加。蔗糖的增加。主目录本章目录退 出（三）景天科酸代谢途径（三）景天科酸代谢途径 光呼吸的概念：植物绿色细胞依赖光照光呼吸的概念：植物绿色细胞依赖光照，吸收吸收O O2 2和放出和放出COCO2 2的过程。的过程。一、一、光呼吸的途径光呼吸的途径 1.1.乙醇酸的形成：乙醇酸的形成：RuBPRuBP加氧酶催化加氧酶催化RuBPRuBP分解成磷酸乙醇酸分解成磷酸乙醇酸和磷酸甘油酸和磷酸甘油酸 2.2.乙醇酸途径（乙醇酸途径（图图3-243-24,图图3-253-25）二、光呼吸的生理功能二、光呼吸的生理功能 1.1.防止高光强对光合作用的破坏防止高光强对光合作用的破坏 2.2.防止防止O O2 2对光合碳同化的抑制对光合碳同化的抑制 3.3.磷酸丙糖和氨基酸合成的补充途径磷酸丙糖和氨基酸合成的补充途径第四节第四节 光呼吸光呼吸photorespirationphotorespiration 一、外界条件对光合速率的影响一、外界条件对光合速率的影响 光合速率：是指单位时间单位植物叶面积通过光合作用光合速率：是指单位时间单位植物叶面积通过光合作用吸收的二氧化碳或放出的氧气或合成的干物质的量。吸收的二氧化碳或放出的氧气或合成的干物质的量。通常测得的光合速率已经减去了呼吸消耗，所以称为通常测得的光合速率已经减去了呼吸消耗，所以称为表观光合速率。真光合速率表观光合速率。真光合速率=表观光合速率表观光合速率+呼吸速率呼吸速率（一）光（一）光1.1.光强光强(图图3-263-26)光饱和现象、光饱和点、光补偿点。光饱和现象、光饱和点、光补偿点。植物所需的最低光照强度，必须高于光补偿点，植物所需的最低光照强度，必须高于光补偿点，才能正才能正常生长。常生长。2.2.光质光质主目录本章目录退 出第五节第五节第五节第五节 影响光合作用的因素影响光合作用的因素影响光合作用的因素影响光合作用的因素（二）（二）COCO2 2 CO CO2 2饱和点、饱和点、COCO2 2补偿点补偿点 C C4 4植物的植物的COCO2 2补偿点低于补偿点低于C C3 3植物。植物。（三）温度：（三）温度：最适温最适温25-3025-30（四）矿质元素（四）矿质元素 N N、MgMg、FeFe、MnMn、CuCu、S S、ClCl、K K、P P（五）水分：（五）水分：水分是光合作用的原料；影响气孔水分是光合作用的原料；影响气孔开度；影响光合产物输出。开度；影响光合产物输出。（六）光合速率的日变化（六）光合速率的日变化二、内部因素二、内部因素（一）叶龄（一）叶龄 （三）不同生育期（三）不同生育期（二）不同部位（二）不同部位 （四）源库关系（四）源库关系主目录本章目录退 出一、植物的光能利用效率一、植物的光能利用效率（一）光能利用率（一）光能利用率 指植物光合作用所累积有机物中含的化学能量占同指植物光合作用所累积有机物中含的化学能量占同一期间照射在单位地面上的日光能的比率。一般为一期间照射在单位地面上的日光能的比率。一般为1-5%1-5%，理论值大约，理论值大约10%10%。（二）光能利用率不高的原因（二）光能利用率不高的原因1.1.漏光损失漏光损失2.2.光饱和及反射和透射的损失光饱和及反射和透射的损失3.3.环境状况和作物生理状况造成的损失环境状况和作物生理状况造成的损失主目录本章目录退 出第六节第六节 植物对光能的利用植物对光能的利用Efficiency for solar energy utilizationEfficiency for solar energy utilization 二、提高光能利用率的途径二、提高光能利用率的途径（一）延长光合时间（一）延长光合时间 1.1.提高复种指数提高复种指数 2.2.补充人工光照补充人工光照（二）增加光合面积（二）增加光合面积 1.1.合理密植合理密植 2.2.改变株型改变株型（三）提高光合效率（三）提高光合效率 1.1.增加增加CO2CO2浓度浓度 2.2.降低光呼吸降低光呼吸 3.3.高光效育种高光效育种三、三种类型植物的光合特性比较三、三种类型植物的光合特性比较（表表3-43-4，P81P81）主目录本章目录退 出光合作用的机理光合作用的机理影响光合作用的外部因素影响光合作用的外部因素提高作物光能利用率的途径提高作物光能利用率的途径主目录本章目录退 出1.1.何谓光合作用何谓光合作用?光合作用有何重要意义光合作用有何重要意义?2.2.试述叶绿体的结构与功能。试述叶绿体的结构与功能。3.3.叶绿体色素的性质与特点是什么叶绿体色素的性质与特点是什么?4.4.写出光系统写出光系统I I和光系统和光系统IIII的原初反应过程。的原初反应过程。5.5.原初过程中的同化力是怎样形成的？原初过程中的同化力是怎样形成的？6.6.希尔反应的发现有何意义？希尔反应的发现有何意义？7.7.卡尔文循环可分为几个阶段？每一阶段的特点是什么？卡尔文循环可分为几个阶段？每一阶段的特点是什么？8.8.C C3 3植物和植物和C C4 4植物有何不同之处？植物有何不同之处？9.9.试分析下列生态条件下，试分析下列生态条件下，C3C3植物和植物和C4C4植物的光合效率：植物的光合效率：（1 1）在较弱的光照、较低的温度，较高的相对湿度条件下。）在较弱的光照、较低的温度，较高的相对湿度条件下。（2 2）在较强的光照、较高的温度，较低的相对湿度条件下。）在较强的光照、较高的温度，较低的相对湿度条件下。10.10.从植物生理和作物高产角度试述你对光呼吸的评价。从植物生理和作物高产角度试述你对光呼吸的评价。11.11.试述光对光合作用的影响。试述光对光合作用的影响。12.12.哪些矿质元素影响光合作用速率？哪些矿质元素影响光合作用速率？13.13.从提高作物产量出发，是否叶面积指数愈高愈好？从提高作物产量出发，是否叶面积指数愈高愈好？你认为可以通过哪些措施来提高叶面积指数。你认为可以通过哪些措施来提高叶面积指数。14.14.解释下列名词：解释下列名词：光合速率光合速率 原初反应原初反应 聚光色素聚光色素 同化力同化力 反应中心反应中心 红降现象红降现象 荧光现象荧光现象 C C3 3植物植物C C4 4植物植物 CAMCAM植物植物 光饱和点光饱和点 光补偿点光补偿点COCO2 2饱和点饱和点 COCO2 2补偿点补偿点 量子效率量子效率 光合链光合链光合磷酸化光合磷酸化 Rubisco Rubisco 光能利用率光能利用率叶绿体的结构叶绿体的结构外膜外膜类囊体类囊体基质基质内膜内膜类囊体腔类囊体腔基粒基粒叶叶绿绿素素a和和b的的结结构构式式叶绿醇叶绿醇叶绿素叶绿素a和和b的结构式的结构式类胡萝卜素的分子结构类胡萝卜素的分子结构-胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素-胡萝卜素和叶黄素的结构式胡萝卜素和叶黄素的结构式叶绿体色素的吸收光谱叶绿体色素的吸收光谱叶绿素叶绿素b波长波长(nm)400500600700叶绿素叶绿素a和和b在乙醚中的吸收光谱在乙醚中的吸收光谱胡萝卜素和叶黄素在乙烷中的吸收光谱胡萝卜素和叶黄素在乙烷中的吸收光谱400420440460 480500520波长波长(nm)叶绿素叶绿素a胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素色素分子吸收光后能量转变图色素分子吸收光后能量转变图第二单线态第二单线态第一单线态第一单线态第一三单线态第一三单线态基态基态色素分子吸收光后能量转变图色素分子吸收光后能量转变图热热能能量量叶叶绿绿素素的的生生物物合合成成激发能的传递和作用中心对激发能的捕获激发能的传递和作用中心对激发能的捕获光合电子传递链光合电子传递链氧氧化化还还原原中中点点电电势势光合链在类囊体上的排列和电子与质子的传递光合链在类囊体上的排列和电子与质子的传递ATP合成酶的结构合成酶的结构化学渗透学说化学渗透学说光光合合碳碳循循环环羧化阶段羧化阶段还原阶段还原阶段还原阶段还原阶段3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛DHAPDHAP异构酶异构酶二磷酸醛缩酶二磷酸醛缩酶FBPFBP磷酸酶磷酸酶转酮酶转酮酶SBPSBP醛醛缩酶缩酶SBPSBP磷酸酶磷酸酶转酮酶转酮酶R5PR5P磷酸异磷酸异构酶构酶核酮糖核酮糖-5-5-P P差向异构酶差向异构酶Ru5PRu5P激酶激酶C4途径途径草酰乙酸草酰乙酸（OAAOAA）PEPPEPC C4 4酸酸C C4 4酸酸C C3 3酸酸C C3 3酸酸C C4 4酸酸蔗糖蔗糖淀粉淀粉C C3 3途径途径C C4 4酸酸C C4 4途径途径C3和和C4植物叶片解剖结构比较植物叶片解剖结构比较CAMCAM途径的生化历程途径的生化历程C3植物光合细胞中淀粉和蔗糖的合成光呼吸代谢途径光呼吸的过程光呼吸的过程1.1.磷酸乙醇酸磷酸磷酸乙醇酸磷酸(酯酯)酶，酶，2.2.乙醇酸氧化酶，乙醇酸氧化酶，3.3.谷氨酸谷氨酸-乙醛酸转氨酶，乙醛酸转氨酶，4.甘氨酸脱羧酶和丝氨酸羟甘氨酸脱羧酶和丝氨酸羟甲基转移酶甲基转移酶,5.5.丝氨酸丝氨酸-谷氨酸转氨酶，谷氨酸转氨酶，6.6.羟基丙酮酸还原酶，羟基丙酮酸还原酶，7.甘油酸激酶甘油酸激酶,8.8.过氧化氢酶过氧化氢酶 RuBPRuBP叶绿体叶绿体过氧化物体过氧化物体线粒体线粒体磷酸乙醇酸磷酸乙醇酸乙醇酸乙醇酸乙醛酸乙醛酸乙醛酸乙醛酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸羟基丙羟基丙酮酸酮酸甘油酸甘油酸3-3-PGAPGACOCO2 2光强光强光合曲线光合曲线三三种种类类型型植植物物的的光光合合特特性性比比较较