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1、光合作用光合作用基粒基粒外膜外膜内膜内膜基质基质1.光合作用是不是细胞呼吸的逆反应？光合作用是不是细胞呼吸的逆反应？2.氧气中的氧来自哪里？氧气中的氧来自哪里？第五节第五节 光合作用光合作用进行光合作用的生物有哪些？进行光合作用的生物有哪些？自养生物自养生物异养生物异养生物6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2光能光能叶绿体叶绿体1939年，美国鲁宾和卡门的实验年，美国鲁宾和卡门的实验结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。光合作用释放的光合作用释放的O2是来自同是气体的是来自同是气体的CO2吗？吗？同位素标记法同位素标记法AB太
2、阳光太阳光红外光红外光 700nm可见光可见光400-700nm紫外光紫外光 400nm紫紫 靛靛 蓝蓝 绿绿 黄黄 橙橙 红红橙黄色橙黄色黄色黄色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色主要吸收主要吸收红光、蓝紫光红光、蓝紫光主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光胡萝卜素，胡萝卜素，C40H56叶黄素，叶黄素，C40H56O2叶绿素叶绿素a，C55H72O5N4Mg叶绿素叶绿素b，C55H70O6N4Mg叶绿体中色素叶绿体中色素提取提取和和分离分离的实验原理是什么？的实验原理是什么？95%的乙醇，层析液（都是有机溶剂）。的乙醇，层析液（都是有机溶剂）。吸收光谱吸收光谱叶绿体叶绿体中的色素中的色素3 叶绿素叶绿素1 类
3、胡萝卜素类胡萝卜素3 叶绿素叶绿素a1 叶绿素叶绿素b2 叶黄素叶黄素1 胡萝卜素胡萝卜素都能吸收和都能吸收和传递光能传递光能叶绿体中的色素叶绿体中的色素（有保护叶绿素作用）（有保护叶绿素作用）分布在类囊体的薄膜上。分布在类囊体的薄膜上。光反应光反应场所：叶绿体类囊体的薄膜上。场所：叶绿体类囊体的薄膜上。条件：直接需要光、色素、酶。条件：直接需要光、色素、酶。光反应包括光系统光反应包括光系统和光系统和光系统。叶绿素、类胡萝卜素复合体（光系统）叶绿素、类胡萝卜素复合体（光系统）叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素光光光光叶绿素叶绿素a蛋白质蛋白质复合体复合体光反应包括光系统光反应包括光系统和光系统和
4、光系统2e-高能电子高能电子低能电子低能电子e-光系统光系统+H+NADP+NADPH（强还原剂）（强还原剂）光反应光反应ADP+Pi ATP能量能量光系统光系统低能电子低能电子e-高能电子高能电子e-叶绿素、类胡叶绿素、类胡萝卜素复合体萝卜素复合体 O2+2H+H2O2e-叶叶绿体体中的色素中的色素H2OO2NADPHATPADP+Pi水的光解水的光解 H2O的光解；的光解；ATP的形成。的形成。光反应光反应(1)光能被吸收并转化为光能被吸收并转化为ATP中的化学能；中的化学能；(2)水在光下裂解为水在光下裂解为H+、O2和和e-；(3)水中的氢（水中的氢（H+e-）在光下将）在光下将NAD
5、P+还原为还原为NADPH。物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：H2O 2 H+O2+2e-ADP+Pi+能量能量 ATP光能光能 电能电能 ATP、NADPH中活跃的化学能中活跃的化学能光反应中的物质变化光反应中的物质变化NADP+H+2e-NADPH 碳反应碳反应场所：叶绿体基质。场所：叶绿体基质。条件：不需光直接参与、酶。条件：不需光直接参与、酶。多种酶多种酶参加催化参加催化1个个CO2 CO2的固定；的固定；C3的还原。的还原。碳反应碳反应提供提供NADPH提供提供ATP还还 原原2个个三碳糖三碳糖磷酸磷酸三碳糖三碳糖离开卡尔文循环离开卡尔文循环三碳糖三碳糖再生为再生为3个个RuB
6、P2个磷酸甘油酸个磷酸甘油酸1个个RuBP固固 定定（C5）（C3）多种酶多种酶参加催化参加催化3个个CO2 CO2的固定；的固定；C3的还原。的还原。碳反应碳反应提供提供NADPH提供提供ATP还还 原原6个个三碳糖三碳糖磷酸磷酸1个个三碳糖三碳糖离开卡尔文循环离开卡尔文循环5个个三碳糖三碳糖再生为再生为3个个RuBP6个个磷酸甘油酸磷酸甘油酸3个个RuBP固固 定定（C5）（C3）碳反应中的物质变化碳反应中的物质变化CO2的固定：的固定：C3的还原：的还原：C5（RuBP）的再生：）的再生：5 三碳糖三碳糖 3 C5ATP ADPNADPH NADP+6 三碳糖三碳糖6C33C5（RuBP
7、）+3CO2 6 C3（3-磷酸甘油酸）磷酸甘油酸）光合产物在植物细胞中的利用光合产物在植物细胞中的利用1.碳反应的直接产物是三碳糖；碳反应的直接产物是三碳糖；2.三碳糖在叶绿体内能参与合成淀粉、蛋白质和脂质；三碳糖在叶绿体内能参与合成淀粉、蛋白质和脂质；3.大部分三碳糖运到叶绿体外，转变成蔗糖。大部分三碳糖运到叶绿体外，转变成蔗糖。光反应与碳反应的关系光反应与碳反应的关系叶叶绿体体中的色素中的色素H2ONADPHATPADP+Pi水的光解水的光解O22C3C5三碳糖三碳糖多种酶多种酶参加催化参加催化CO2还还 原原固固 定定C5的再生的再生3环境因素影响光合速率环境因素影响光合速率 CO2+
8、2H2O*光能光能叶绿体叶绿体(CH2O)+H2O+O2*原料原料条件条件产物产物怎样才能提高光合速率？怎样才能提高光合速率？光合速率光合速率(光合强度光合强度)指一定量植物在单位时间内进指一定量植物在单位时间内进行多少光合作用行多少光合作用(可用可用O2吸收量或吸收量或CO2释放量表示释放量表示)。CO2浓浓度度 水水 分分 光光 照照 矿矿质质元元素素 温温 度度（光饱和点）（光饱和点）（光补偿点）（光补偿点）光强度光强度ABCO2吸收值吸收值CO2释放值释放值黑暗中呼吸作用强度黑暗中呼吸作用强度表表观观光光合合速速率率真真正正光光合合速速率率(1)影响光合速率的因素（光强度）影响光合速率
9、的因素（光强度）真正光合速率真正光合速率=表观光合速率表观光合速率+呼吸速率呼吸速率光合速率与光强度的关系光合速率与光强度的关系1.对植物而言，光照对植物而言，光照越强越好吗越强越好吗?2.请在图上画出阴生请在图上画出阴生植物胡椒光合速率的植物胡椒光合速率的曲线曲线?10 2010 5 0 5-放放出出吸吸收收 O2(mg/dm2h)光照强度光照强度 (klx)ABCDE红光区红光区 蓝紫光区蓝紫光区不同光质对光合速率的影响不同光质对光合速率的影响 光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。合速率会减
10、弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。(2)影响光合速率的因素（温度）影响光合速率的因素（温度）呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用温度温度吸吸收收或或释释放放量量CO20 将生长状况相同的水稻幼苗分成若干组，分别置将生长状况相同的水稻幼苗分成若干组，分别置于不同日温和夜温下生长，其他条件相同且适宜。一于不同日温和夜温下生长，其他条件相同且适宜。一段时间后测定统计每组幼苗的平均高度，结果如下：段时间后测定统计每组幼苗的平均高度，结果如下：日温日温()夜温夜温()1117233033.2cm19.9cm2330.7cm24.9cm15.8cm1716.8cm10.9cm 温室栽培中，可适当提高白天温
11、度，适当降低夜温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜间温度，从而提高作物产量（有机物积累量）。间温度，从而提高作物产量（有机物积累量）。影响光合速率的因素（温度）影响光合速率的因素（温度）1.如何提高大田和温室如何提高大田和温室中的中的CO2含量含量?CO2浓度在浓度在1%以内时，光合速率会随以内时，光合速率会随CO2浓度的浓度的增高而增高。增高而增高。农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有机肥。温室中可增施有机肥或使用机肥。温室中可增施有机肥或使用CO2发生器等。发生器等。2.请在图上画出更弱光请在图上画出更弱光强度下光合速率的曲线强度下光合
12、速率的曲线?(3)影响光合速率的因素（影响光合速率的因素（CO2浓度）浓度）CO2浓度浓度光光合合速速率率 0AB光强度光强度AB（光补偿点）（光补偿点）（光饱和点）（光饱和点）CO2的吸收量的吸收量CO2的释放量的释放量光照强度的影响光照强度的影响温度，温度，CO2 一般情况下，光强度达到一般情况下，光强度达到B点后，限制光合速率点后，限制光合速率的主要原因有哪些？的主要原因有哪些？环境因素对光合速率的综合影响环境因素对光合速率的综合影响较高光强度较高光强度CO2浓度浓度光光合合速速率率 0BA较低光强度较低光强度 光强度可以影响光强度可以影响CO2饱和点的变化，同样道理，饱和点的变化，同样
13、道理，温度，温度，CO2浓度也可以影响光饱和点的变化。浓度也可以影响光饱和点的变化。光强度、光强度、温度和温度和CO2浓度浓度对光合作用的影响是综合性的。对光合作用的影响是综合性的。若降低环境中若降低环境中CO2浓度，图中浓度，图中A点、点、B点将会如何移动？点将会如何移动？光强度光强度AB（光补偿点）（光补偿点）（光饱和点）（光饱和点）CO2的吸收量的吸收量CO2的释放量的释放量环境因素对光合速率的综合影响环境因素对光合速率的综合影响vRuBP羧化酶既有羧化作用，又有加氧作用。羧化酶既有羧化作用，又有加氧作用。v催化催化RuBP与与O2结合，形成一个三碳酸结合，形成一个三碳酸(C3)和一个二
14、和一个二碳化合物碳化合物(C2)。v二碳化合物随后进入线粒体被氧化成为二碳化合物随后进入线粒体被氧化成为CO2。v较高较高CO2浓度时，羧化酶活性相对高，促进光合作用浓度时，羧化酶活性相对高，促进光合作用;较高较高O2浓度时，加氧酶活性相对高，促进光呼吸。浓度时，加氧酶活性相对高，促进光呼吸。光呼吸光呼吸C-3植物：植物：vCO2被同化后形成的第一个化合物是三碳酸，被同化后形成的第一个化合物是三碳酸，如水稻、小麦、树木、大部分蔬菜等。如水稻、小麦、树木、大部分蔬菜等。C-3植物和植物和C-4植物植物C-4植物：植物：v在发生卡尔文循环之前，在发生卡尔文循环之前，CO2在另一种更强在另一种更强的
15、羧化酶的作用下，先被固定在一种四碳酸中，的羧化酶的作用下，先被固定在一种四碳酸中，如玉米，高粱，甘蔗等。如玉米，高粱，甘蔗等。C-4植物叶片结构的特点植物叶片结构的特点维管束鞘细胞维管束鞘细胞部分叶肉细胞部分叶肉细胞（含另一种羧化酶）（含另一种羧化酶）叶肉细胞中：叶肉细胞中：CO2 +三碳酸三碳酸(C3)四碳酸四碳酸(C4)维管束鞘细胞中：维管束鞘细胞中：卡尔文循环卡尔文循环羧化酶羧化酶CO2C4C4三碳酸三碳酸NADP+NADPHATPADP多种酶多种酶的催化的催化2C3C5三碳糖三碳糖CO2叶肉细胞叶肉细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞C4途径途径C3途径途径C-4植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示意图释放释放vC-4途径可以提高维管束鞘细胞中的途径可以提高维管束鞘细胞中的CO2浓度浓度,抑制卡尔文循环中抑制卡尔文循环中RuBP羧化酶的加氧活性，羧化酶的加氧活性，抑制光呼吸。抑制光呼吸。v在高温、高光强度的条件下，在高温、高光强度的条件下，C-4植物将光能植物将光能转化到糖中的效率几乎是转化到糖中的效率几乎是C-3植物的植物的 2 倍。倍。C-4途径的意义途径的意义