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1、关于植物的光合作用课件第一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第一节第一节 光合作用的重要性光合作用的重要性一、概念 光能nCO2+2nH2O*(CH2O)n+nO2*+nH2O 绿色细胞第二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月二、意义二、意义将无机物转变成有机物（约合成将无机物转变成有机物（约合成5 5千亿吨千亿吨/年年 有机物）有机物）最大的有机物质制造厂最大的有机物质制造厂将光能转变成化学能（将将光能转变成化学能（将3.2103.2102121J/yJ/y的日光能转化为化学能的日光能转化为化学能 ）最大的能量转换站最大的能量转换站保护环境和维持生态平衡（释放出保护环境和维持生
2、态平衡（释放出5.355.35千亿吨氧气千亿吨氧气/年）年）最大的氧气发生器最大的氧气发生器第三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第二节第二节 叶绿体及叶绿体色素叶绿体及叶绿体色素 chloroplast chloroplast chloroplast chloroplast and chloroplast pigmentsand chloroplast pigmentsand chloroplast pigmentsand chloroplast pigments （一）叶绿体的形态结构（一）叶绿体的形态结构 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
3、（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、色素的水、蛋白质、脂类、色素和无机盐。和无机盐。一、叶绿体的结构和成分一、叶绿体的结构和成分第四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月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第五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（一）叶绿素（一）叶绿素1.1.叶绿素（叶绿素（chlorophyllchlorophyll）的化学组成）的化学组成 COOCH COOCH3 3叶绿素叶绿素a Ca C3232H H3030ONON4 4MgMg COOC COOC2020H
4、 H3939 COOCH COOCH3 3叶绿素叶绿素b Cb C3232H H2828O O2 2N N4 4MgMg COOC COOC2020H H3939二、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第六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月叶叶绿绿素素是是双双羧羧酸酸的的酯酯，一一个个羧羧基基被被甲甲醇醇所所酯酯化化，另另一一个个羧羧基基被被叶绿醇所酯化。叶绿醇所酯化。叶叶绿绿素素a a与与b b的的不不同同之之处处是是叶叶绿绿素素a a比比b b多多两两个个氢氢少少一一个个氧氧。两两者者结结构构上上的的差差别别仅仅在在于于叶叶绿绿素素a
5、 a的的第第吡吡咯咯环环上上一一个个甲甲基基(CHCH3 3)被被醛醛基基(CHO)CHO)所取代。所取代。叶绿素结构叶绿素结构含有由中心原子含有由中心原子Mg连接四个吡咯环的卟林环结构和一个使连接四个吡咯环的卟林环结构和一个使分子具有疏性长的碳氢链。分子具有疏性长的碳氢链。叶绿素的结构式叶绿素的结构式叶绿素叶绿素a a 叶绿素叶绿素b b 叶绿素叶绿素c c 叶绿素叶绿素d d高等植物高等植物藻类中藻类中细菌叶绿素细菌叶绿素叶绿素叶绿素光合细菌光合细菌第七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月叶绿素分子含有一个卟啉环的叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部头部”和一个叶绿醇和一个叶绿醇(植醇植
6、醇)的的“尾巴尾巴”。卟啉环由四个吡咯环与四个甲烯基卟啉环由四个吡咯环与四个甲烯基(CHCH)连接而成。连接而成。卟啉环的中央络合着一个镁原子，镁偏向卟啉环的中央络合着一个镁原子，镁偏向带正电荷，与其相联的氮原子带负电荷，带正电荷，与其相联的氮原子带负电荷，因而因而“头部头部”有极性。有极性。另外还有一个含羰基的同素环（另外还有一个含羰基的同素环（环上环上含相同元素），其上一个羧基以酯键与甲含相同元素），其上一个羧基以酯键与甲醇相结合。醇相结合。环环上有一个丙酸侧链以酯键与叶绿醇上有一个丙酸侧链以酯键与叶绿醇相结合，叶绿醇是由四个异戊二烯单位相结合，叶绿醇是由四个异戊二烯单位所组成的双萜，具有
7、亲脂性。所组成的双萜，具有亲脂性。卟啉环上的共轭双键和中央镁原子容易卟啉环上的共轭双键和中央镁原子容易被光激发而引起电子的得失，这决定了被光激发而引起电子的得失，这决定了叶绿素具有特殊的光化学性质。叶绿素具有特殊的光化学性质。叶绿醇叶绿醇叶绿醇叶绿醇第八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月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第九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（一）辐射能量（一）辐射能量q=h v v=c/q：每个光量子所含能量：每个光量子所含能量 h：普朗克常数（：普朗克常数（6.61410-
8、34J.S-1)c:光速光速(31010厘米厘米/秒秒):波长波长(nm)E=N h v=Nhc/E:每摩尔量子具有的能量每摩尔量子具有的能量(爱因斯坦爱因斯坦)N:亚伏加德罗常数亚伏加德罗常数(6.021023)三、光合色素的光学特性三、光合色素的光学特性三、光合色素的光学特性三、光合色素的光学特性第十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（二）吸收光谱（二）吸收光谱 叶绿素吸收光谱的两个最强区：叶绿素吸收光谱的两个最强区：红光区红光区640-660nm蓝紫光区蓝紫光区430-450nm。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。（三）荧光现象和磷光现象（三
9、）荧光现象和磷光现象第十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月叶绿素在乙醇溶液中的吸收光谱第十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月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第十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月色素分子吸收光后能量转变图色素分子吸收光
10、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第十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月1.1.叶绿素的生物合成叶绿素的生物合成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.温度：最低温温度：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
11、、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 b3:13:1四、叶绿素的形成四、叶绿素的形成第十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月叶叶绿绿
12、素素的的生生物物合合成成第十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 第三节第三节 光合作用过程光合作用过程一、原初反应（一、原初反应（primary reactionprimary reaction）是指从光合色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为止的程，是指从光合色素分子被光激发，到引起第一个光化学反应为止的程，包含色素分子对包含色素分子对光能的吸收、传递和转换。光能的吸收、传递和转换。（一）光能的吸收和传递（一）光能的吸收和传递 光合单位光合单位(photosynthetic unit)(photosynthetic unit)是指结合在类囊体膜上能是指结合在类囊体膜上能进行光合
13、作用的最小结构单位。进行光合作用的最小结构单位。光合单位光合单位=聚光色素系统聚光色素系统+反应中心反应中心 第十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 聚光色素聚光色素(light-harvesting pigment)(light-harvesting pigment)：无光化学活性，起：无光化学活性，起吸收和传递光能作用的的色素分子，包括大部分吸收和传递光能作用的的色素分子，包括大部分chlachla、全部、全部chlbchlb和类胡萝卜素。和类胡萝卜素。反应中心色素反应中心色素(reaction centre pigment)(reaction centre pigment)：具
14、有光化学活：具有光化学活性，少数的特殊状态的叶绿素性，少数的特殊状态的叶绿素a a分子，有捕获和聚集光能，并将光分子，有捕获和聚集光能，并将光能转换为电能的功能。能转换为电能的功能。反应中心是将光能转变为化学能的膜蛋白复合体，其中包含参与反应中心是将光能转变为化学能的膜蛋白复合体，其中包含参与能量转换的特殊叶绿素能量转换的特殊叶绿素a a对、脱镁叶绿素和醌等电子受体分子。对、脱镁叶绿素和醌等电子受体分子。第十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月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
15、第二十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（二）光（二）光能的转换能的转换 指作用中心色素分子吸收光能后所引起的氧化还原反应，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过程也就是电荷分离，将光能转换为电能的过程光光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，最终电子受体为光合作用的最终电子供体是水，最终电子受体为 NANADPDP+。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第二十一张，PPT共六十二页，创作于
16、2022年6月（一一）光系统光系统 光合作用存在两个光系统；并且可以独立或者接力完成光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。反应过程。光系统光系统I I（photosystemIphotosystemI，简称，简称PSIPSI）：在类囊体膜的外侧，）：在类囊体膜的外侧，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，其主要特征是。是长波光反应，其主要特征是NADPNADP的还原。的还原。光系统光系统IIII（photosystemIIphotosystemII，简称，简称PSIIPSII）：在类囊体膜内侧。）：在类囊体膜内侧。PSII
17、PSII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，其主要特征是。是短波光反应，其主要特征是H H2 2O O的光解和放氧。的光解和放氧。二、二、电子传递与光合磷酸化电子传递与光合磷酸化电子传递与光合磷酸化电子传递与光合磷酸化第二十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（二二二二）光合电子传递体及其功能光合电子传递体及其功能1 1、PSPSPSPS是是含含有有多多亚亚基基的的蛋蛋白白复复合合体体。它它主主要要由由捕捕光光复复合合体体、PSPS反反应应中中心、放氧复合体（心、放氧复合体（OECOEC）等亚单位组成。）等亚单位组成。PSPS的的生生理理功功能能是
18、是吸吸收收光光能能，进进行行光光化化学学反反应应，产产生生强强的的氧氧化化剂剂，使使水水裂裂解解释放氧气，并把水中的电子传至质体醌。释放氧气，并把水中的电子传至质体醌。PSIIPSII反应中心结构模式图反应中心结构模式图反应中心结构模式图反应中心结构模式图 示意示意PSII反应中心反应中心D1蛋白和蛋白和D2蛋白的结蛋白的结构。构。D1很容易受到光化学破坏，会发很容易受到光化学破坏，会发生活性逆转。生活性逆转。电子从电子从P680传递到去镁叶绿素（传递到去镁叶绿素（Pheo）继而传递到两个质体醌继而传递到两个质体醌QA和和QB。P680+在在“Z”传递链中被传递链中被D1亚基中酪氨酸残基还亚基
19、中酪氨酸残基还原。原。图中还表明了图中还表明了Mn聚集体聚集体(MSP)对水的对水的氧化。氧化。CP43和和CP47是叶绿素结合蛋白。是叶绿素结合蛋白。第二十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月水的氧化与放氧水的氧化与放氧COCO+2H+2HO O*光光 叶绿体叶绿体 (CH(CHO)+OO)+O2 2*+H+HO O放氧复合体放氧复合体(OEC)(OEC)又称锰聚合体又称锰聚合体(M,MSP)(M,MSP)，在在PSPS靠近类囊体腔的一侧，参与水的裂解靠近类囊体腔的一侧，参与水的裂解和氧的释放。和氧的释放。水的氧化反应是生物界中植物光合作用水的氧化反应是生物界中植物光合作用特有的反应
20、，也是光合作用中最重要的反特有的反应，也是光合作用中最重要的反应之一。应之一。每释放每释放1 1个个O O需要从需要从2 2个个H H2 2O O中移去中移去 4 4 个个 e e-，同时形成，同时形成 4 4 个个 H H。第二十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月2 2、CytbCytbCytbCytb/f/f/f/f复合体复合体复合体复合体CytbCytb/f/f 复复合合体体作作为为连连接接PSPS与与PSPS两两个个光光系系统统的的中中间间电电子子载载体体系系统统，是是一一种种多多亚亚基基膜膜蛋白，由蛋白，由4 4个多肽组成，即个多肽组成，即CytfCytf、Cytb Cyt
21、b、Rieske Rieske 铁铁-硫蛋白、硫蛋白、17kD17kD的多肽等。的多肽等。PQHPQH+2PC(Cu+2PC(Cu)Cyt bCyt b/f/f PQ+2PC(Cu PQ+2PC(Cu)+2H)+2HCyt bCyt b/f/f 复合体主要催化复合体主要催化PQHPQH的氧化和的氧化和PCPC的还原，并把质子从类囊体膜外间质中跨膜的还原，并把质子从类囊体膜外间质中跨膜转移到膜内腔中。因此转移到膜内腔中。因此Cyt bCyt b/f/f 复合体又称复合体又称PQHPQHPCPC氧还酶。氧还酶。第二十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月3 3 3 3、PSPSPSPSPSP
22、S的的生生理理功功能能是是吸吸收收光光能能，进进行行光光化化学学反反应应，产产生生强强的的还原剂，用于还原还原剂，用于还原NADPNADP+，实现，实现PCPC到到NADPNADP+的电子传递。的电子传递。第二十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月模式图中显示了复合体中模式图中显示了复合体中模式图中显示了复合体中模式图中显示了复合体中以以以以A A A A和和和和B B B B命名的两个主要的蛋命名的两个主要的蛋命名的两个主要的蛋命名的两个主要的蛋白质亚基的分布状况。白质亚基的分布状况。白质亚基的分布状况。白质亚基的分布状况。电子从电子从电子从电子从P P P P70070070070
23、0传递到叶绿素分传递到叶绿素分传递到叶绿素分传递到叶绿素分子子子子A A A A0 0 0 0，然后到电子受体，然后到电子受体，然后到电子受体，然后到电子受体A A A A1 1 1 1。电。电。电。电子传递穿过一系列的被命子传递穿过一系列的被命子传递穿过一系列的被命子传递穿过一系列的被命名为名为名为名为F F F FX X X X，F F F FA A A A，F F F FB B B B的的的的Fe-SFe-SFe-SFe-S中心，中心，中心，中心，最后到达铁氧还蛋白最后到达铁氧还蛋白最后到达铁氧还蛋白最后到达铁氧还蛋白（FdxFdxFdxFdx）。）。）。）。P P P P7007007
24、00700+从还原态的从还原态的从还原态的从还原态的质蓝素（质蓝素（质蓝素（质蓝素（PCPCPCPC）中接受电子。）中接受电子。）中接受电子。）中接受电子。PSI反应中心结构模式反应中心结构模式反应中心结构模式反应中心结构模式第二十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月4 4、光合电子传递光合电子传递途径途径 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。叫光之间的传递电子的物质。叫光合电子传递链，简称光合链。合电子传递链，简称光合链。光合电子传递途径：光合电子传递途径：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
25、.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第二十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月Figure 3-9-2第二十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月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第三十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月2 2、ATPATP产生产生 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 同化力同化力:ATP.NADPH:ATP.NADPH。（三三三三）光合磷酸化光合磷酸化 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
26、ATPATP。1 1、光合磷酸化的类型光合磷酸化的类型：2ADP+2Pi+2NADP2ADP+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合酶：头部（合酶：头部（CFCF1 1）和柄部（）和柄部（CFCF0 0）组成，）组成，CFCF1 1在类囊体表面，在类囊体表面，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;CF;CF0 0有
27、有a a、b b、b b、c c12 12 4 4种多肽，横跨类囊体膜组成质子通道。种多肽，横跨类囊体膜组成质子通道。第三十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月ATP合成酶的结构合成酶的结构第三十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第三十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月化学渗透学说化学渗透学说第三十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月Figure 3-11-1 第三十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月Figure 3-9-1 第三十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月三、三、碳同化碳同化 植物利用光反应中形成的植物利用光反应中形成的NADP
28、HNADPH和和ATPATP将将COCO2 2转化成转化成稳定的碳水化合物的过程，称为稳定的碳水化合物的过程，称为COCO2 2同化或碳同化同化或碳同化.第三十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月(一一)卡尔文循环卡尔文循环-C-C3 3途径途径(Calvin cycle)(Calvin cycle)CO2受体受体:RuBP 羧化酶羧化酶:Rubisco 初产物初产物:PGA(三碳化合物三碳化合物)C3途径的反应过程途径的反应过程 羧化阶段羧化阶段 3RuBP+3CO2 6PGA+6H+还原阶段还原阶段 6PGA+6ATP+6NDAPH 6PGAld+6ADP+6NADP+6Pi 再生
29、阶段再生阶段 5PGAld+3ATP 3RuBP+3ADP+2Pi第三十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月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-P-5-P差向异构酶差向异构酶Ru5PRu5P激酶激酶第三十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（二）（二）（二）（二）C C4 4途径途径途径途径C3和和C4植物叶片解剖结构比较植
30、物叶片解剖结构比较第四十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第四十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（三）（三）CAM途径途径第四十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（四四）光合产物光合产物糖类氨基酸蛋白质有机酸脂肪第四十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第四十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 光呼吸的概念：植物绿色细胞依赖光照，吸收光呼吸的概念：植物绿色细胞依赖光照，吸收O O2 2和放出和放出COCO2 2的过程。的过程。一、光呼吸的途径一、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
31、分解成磷酸乙醇酸和磷酸分解成磷酸乙醇酸和磷酸甘油酸甘油酸 2.2.乙醇酸途径乙醇酸途径第第第第四四四四节节 光呼吸光呼吸第四十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 Rubisco的双重作用：羧化反应与加氧反应 高CO2 羧化 2PGA C3途径（光合）RuBP Rubisco 高O2 加氧 PGA+磷酸乙醇酸 C2途径第四十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 光呼吸途径及其细胞定位第四十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月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，
32、乙醛酸转氨酶，4.甘氨酸脱羧酶和丝氨酸羟甲基转移酶甘氨酸脱羧酶和丝氨酸羟甲基转移酶,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-PGA3-PGACOCO2 2第四十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 光呼吸与暗呼吸的比较光呼吸与暗呼吸的比较第四十九张，PPT共六十二页，创作于2022
33、年6月二、光呼吸的生理功能二、光呼吸的生理功能 1 1、回收碳素、回收碳素 2 2、维持、维持C3C3光合碳循环的运转光合碳循环的运转 3 3、防止强光对光合机构的破坏、防止强光对光合机构的破坏 4 4、消除乙醇酸的毒害、消除乙醇酸的毒害 5 5、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三、三、C C3 3、C C4 4与与CAMCAM植物的光合特征比较植物的光合特征比较 （一）叶片结构（一）叶片结构 （二）光合特性（二）光合特性问题：为什么问题：为什么C4植物一般比植物一般比C3植物的光合作用强？植物的光合作用强？第五十张，PPT共六十二页，创作于2022年6月C3C3
34、植物、植物、C4C4植物和植物和CAMCAM植物光合、生理特性比较植物光合、生理特性比较第五十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月一、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、单位叶面积通过光合作用吸收的二氧化碳的量或放光合速率：是指单位时间、单位叶面积通过光合作用吸收的二氧化碳的量或放出的氧气的量或者积累干物质的量。出的氧气的量或者积累干物质的量。通常测得的光合速率已经减去了呼吸消耗，所以称为表观光合速率。真光合速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。真光合速率率=表观光合速率表观光合速率+呼吸速率呼吸速率（一）光照（一）光照
35、 光饱和点、光补偿点。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，才能正常生长。才能正常生长。第第第第五五五五节节节节 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第五十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月光强光强光合曲线光合曲线第五十三张，PPT共六十二页，创作于2022年6月第五十四张，PPT共六十二页，创作于2022年6月（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。第五
36、十五张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 CO2-光合曲线模式图第五十六张，PPT共六十二页，创作于2022年6月 C3植物和C4植物的CO2-光合曲线比较第五十七张，PPT共六十二页，创作于2022年6月(四四)水分水分 1 1、直接作用、直接作用 2 2、间接作用、间接作用（五）矿质营养（五）矿质营养 N N、P P、MgMg：叶绿体结构成分：叶绿体结构成分 CuCu、FeFe：电子传递体的成分：电子传递体的成分 MnMn、ClCl：放氧复合体成分：放氧复合体成分 K K、CaCa、B B：调节气孔开闭、同化物运输：调节气孔开闭、同化物运输 （六）光合作用日变化（六）光合作用日变化
37、单峰曲线：无光合午休单峰曲线：无光合午休 双峰曲线：有光合午休双峰曲线：有光合午休第五十八张，PPT共六十二页，创作于2022年6月一、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一期间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，理论值大约约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
38、况造成的损失环境状况和作物生理状况造成的损失第第六六六六节节节节 植物对光能的利用植物对光能的利用植物对光能的利用植物对光能的利用第五十九张，PPT共六十二页，创作于2022年6月二、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第六十张，PPT共六十二页，创作于2022年6
39、月光呼吸生理意义光呼吸生理意义：1.1.回回收收碳碳素素 通通过过C C2 2碳碳氧氧化化环环可可回回收收乙乙醇醇酸酸中中3/43/4的的碳碳(2(2个个乙乙醇酸转化醇酸转化1 1个个PGAPGA，释放，释放1 1个个COCO2 2)。2.2.维维持持C C3 3光光合合碳碳还还原原循循环环的的运运转转 在在叶叶片片气气孔孔关关闭闭或或外外界界COCO2 2浓浓度度低低时时，光光呼呼吸吸释释放放的的COCO2 2能能被被C C3 3途途径径再再利利用用，以以维维持光合碳还原循环的运转。持光合碳还原循环的运转。3.3.防止强光对光合机构的破坏作用防止强光对光合机构的破坏作用 在强光下，光反应中形
40、成的同化力会超在强光下，光反应中形成的同化力会超过过COCO2 2同化的需要，从而使叶绿体中同化的需要，从而使叶绿体中NADPH/NADPNADPH/NADP、ATP/ADPATP/ADP的比值增高。同时由的比值增高。同时由光激发的高能电子会传递给光激发的高能电子会传递给O O2 2，形成的超氧阴离子自由基，形成的超氧阴离子自由基O O-2 2会对光合膜、光合会对光合膜、光合器有伤害作用，而光呼吸却可消耗同化力与高能电子，降低器有伤害作用，而光呼吸却可消耗同化力与高能电子，降低O O-2 2的形成，从而的形成，从而保护叶绿体，免除或减少强光对光合机构的破坏。保护叶绿体，免除或减少强光对光合机构的破坏。第六十一张，PPT共六十二页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看第六十二张，PPT共六十二页，创作于2022年6月