第5章植物的光合作用作用.ppt
《第5章植物的光合作用作用.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第5章植物的光合作用作用.ppt(48页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第5章植物的光合作用作用现在学习的是第1页,共48页光合作用的意义光合作用的意义1.把无机物变为有机物把无机物变为有机物 约合成约合成5 5千亿吨千亿吨/年年 有机物有机物 “绿色工厂绿色工厂”吸收吸收2 2千亿吨千亿吨/年年 碳素碳素 (6400t/s)(6400t/s)光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径 光合作用是光合作用是“地球上最重要的化学反应地球上最重要的化学反应”COCO+H+HO(CHO(CHO)O)O O (G=478kJ/mol)(G=478kJ/mol)2.把太阳能转变为可贮存的化学能把太阳能转变为可贮存的化学能 将
2、将3.21021J/y的日光能转化为化学能的日光能转化为化学能3.维持大气中维持大气中O2和和CO2的相对平衡的相对平衡 释放出释放出5.35千亿吨氧气千亿吨氧气/年年“环保天使环保天使”现在学习的是第2页,共48页(三三)叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系 1 1、叶绿素的生物合成、叶绿素的生物合成 叶绿素的生物合成是在一系列酶促反应完成的。叶绿素的生物合成是在一系列酶促反应完成的。第一阶段第一阶段-是受温度影响的酶促反应是受温度影响的酶促反应;第二阶段第二阶段-是光下进行的还原反应。是光下进行的还原反应。谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 5-氨基酮戊酸氨
3、基酮戊酸(ALA)3现在学习的是第3页,共48页1.正常叶色为绿色是因为正常叶色为绿色是因为 ,秋天树叶呈黄色是因为秋天树叶呈黄色是因为 ,有些叶子呈红色是因为有些叶子呈红色是因为2.类胡萝卜素可分为类胡萝卜素可分为 和和 ,其作用,其作用是是叶绿素占优势叶绿素占优势叶绿素占优势叶绿素占优势叶绿素分解,叶绿素分解,类胡萝卜素呈现颜色类胡萝卜素呈现颜色类胡萝卜素呈现颜色类胡萝卜素呈现颜色糖转化为花色素糖转化为花色素糖转化为花色素糖转化为花色素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素收集光能保护叶绿素收集光能保护叶绿素思考题思考题现在学习的是第4页,共48页2 2、影响叶绿素形成的条件、影响叶绿素形成的条件
4、光照光照 温温 度度 矿质元素矿质元素 水分水分 氧气氧气 病虫害病虫害现在学习的是第5页,共48页第四节第四节 光合作用的机理光合作用的机理 一、原初反应一、原初反应 二、电子传递和光合磷酸化二、电子传递和光合磷酸化 三、碳同化三、碳同化 四、光呼吸四、光呼吸现在学习的是第6页,共48页1)H1)H2 2O O是电子供体是电子供体(还原剂)(还原剂)被氧被氧 化到化到O O2 2的水平的水平 2)CO2)CO2 2是电子受体是电子受体(氧化剂)(氧化剂)被还被还 原为糖的水平原为糖的水平3)3)氧化还原反应所需的氧化还原反应所需的能量来自能量来自 光能。光能。即发生光能的吸收、转即发生光能的
5、吸收、转 换与贮存。换与贮存。光合作用的特点:光合作用的特点:光光叶绿体叶绿体CO2+2H2O(CH2O)O2+H2O现在学习的是第7页,共48页实质上包括了一系列的实质上包括了一系列的光化学反应光化学反应和和酶促反应酶促反应过程。既是一个过程。既是一个能量转化的过程,也是一个物质转化的过程。能量转化的过程,也是一个物质转化的过程。现在学习的是第8页,共48页光合作用根据需光与否可为两个大阶段:光反应-光合膜-在光光下进行(光光推动化学反应推动化学反应)是是光物理化学光物理化学过程,随光强的增加而加速过程,随光强的增加而加速。暗反应-叶绿体基质叶绿体基质-光、暗光、暗均可进行 (温度推动化学反
6、应)是由一系列酶催化的化学反应,在叶绿体的基质中进是由一系列酶催化的化学反应,在叶绿体的基质中进行的,在一定范围内随温度的升高而加速。行的,在一定范围内随温度的升高而加速。光物理光能的吸收、传递光化学有电子得失 特点:特点:a.速度快(ns(ns,10109 9秒内完成秒内完成);b.与温度无关(可在液氮可在液氮-196-196或液氦或液氦-271-271下进行下进行)。速度快丧失能量少。速度快丧失能量少。现在学习的是第9页,共48页 光能吸收、传递和转换成电能的过光能吸收、传递和转换成电能的过 程,主要由程,主要由原初反应原初反应完成。完成。电能转变为活跃化学能的过程,电能转变为活跃化学能的
7、过程,由由电子传递和光合磷酸化电子传递和光合磷酸化完成。完成。(含水的光解、放氧含水的光解、放氧)活跃化学能转变成稳定的化学能活跃化学能转变成稳定的化学能 的的过程,由过程,由碳同化碳同化完成。完成。整整个个光光合合作作用用按按能能量量转转变变性性质质分分为为三三个个阶阶段段光光反反应应暗暗反反应应现在学习的是第10页,共48页二、电子传递和光合磷酸化二、电子传递和光合磷酸化 (一一)光系统光系统 (二二)光合链光合链 (三三)水的光解和放氧水的光解和放氧 (四四)光合电子传递的类型光合电子传递的类型 (五五)光合磷酸化光合磷酸化 现在学习的是第11页,共48页PSPS和和PSPS的特点:的特
8、点:PSPS颗粒较大,直径为17.5nm,位于类囊体膜的内侧。受敌草隆(DCMU,一种除草剂)抑制;其光化学反应是短波光反应(P680,Chla/Chlb的比值小),主要特征是主要特征是水的光解和放氧。水的光解和放氧。PSPS颗粒较小,直径为11 nm,位于类囊体膜的外侧,不受敌草隆抑制;其光化学反应是长波光反应(P700,Chla/Chlb的比值大),其主要特征是其主要特征是NADPNADP+的还原。的还原。现在学习的是第12页,共48页2 2、放氧机制、放氧机制现在学习的是第13页,共48页(五)光合磷酸化19541954年阿农等人用菠菜叶年阿农等人用菠菜叶绿体,弗伦克尔绿体,弗伦克尔(A
9、.M.Frenkel)(A.M.Frenkel)用紫色细菌用紫色细菌的载色体相继观察到,光的载色体相继观察到,光下向叶绿体或载色体体系下向叶绿体或载色体体系中加入中加入ADPADP与与PiPi则有则有ATPATP产生。产生。从从此此,人人们们把把光光下下在在叶叶绿绿体体(或或载载色色体体)中中发发生生的的由由ADPADP与与PiPi合合成成ATPATP的的反反应应称称为为光光合磷酸化合磷酸化。现在学习的是第14页,共48页三、碳同化三、碳同化nCO2的同化,简称的同化,简称碳同化碳同化,是指植物利用光反,是指植物利用光反应中形成的同化力,将应中形成的同化力,将CO2转化为糖类的过程。转化为糖类
10、的过程。n在叶绿体基质中进行,是酶促反应。在叶绿体基质中进行,是酶促反应。n高等植物碳同化途径有三条:高等植物碳同化途径有三条:u卡尔文循环(卡尔文循环(C3途径):最普遍,具有产物合成能途径):最普遍,具有产物合成能力力-具有合成淀粉的能力具有合成淀粉的能力。uC4途径途径u景天科酸代谢途径(景天科酸代谢途径(CAM途径)途径)只有固定、运转只有固定、运转只有固定、运转只有固定、运转COCOCOCO2 2 2 2作用作用作用作用现在学习的是第15页,共48页(一)卡尔文循环(一)卡尔文循环(C C3 3途径)途径)n此途径于此途径于20世纪世纪50年代由美国的年代由美国的M.Calvin提出
11、,提出,所以被称为所以被称为卡尔文循环卡尔文循环。n放射性同位素示踪技术放射性同位素示踪技术n双向纸层析技术双向纸层析技术n此循环中此循环中CO2的受体是一种戊糖,故又称为的受体是一种戊糖,故又称为还还原戊糖磷酸途径(原戊糖磷酸途径(RPPP)。n这个途径中这个途径中CO2被固定形成的最初产物是一种被固定形成的最初产物是一种三碳化合物,又被称为三碳化合物,又被称为C3途径途径。现在学习的是第16页,共48页n1.卡尔文循环的化学过程卡尔文循环的化学过程卡尔文循环大致分三个阶段:卡尔文循环大致分三个阶段:n羧化阶段羧化阶段n还原阶段还原阶段n再生阶段再生阶段n2.卡尔文循环的调节卡尔文循环的调节
12、现在学习的是第17页,共48页(二二)C4途径途径n20世纪世纪60年代,发现甘蔗、玉米等热带植物除年代,发现甘蔗、玉米等热带植物除具有具有C3途径外,还存在另一条固定途径外,还存在另一条固定CO2的途径。的途径。n固定固定CO2的最初产物:的最初产物:4个碳的二羧酸个碳的二羧酸n故此途径称故此途径称C4二羧酸途径二羧酸途径,简称,简称C4-途径途径 也称也称Hatch-Slack途径途径现在学习的是第18页,共48页(三)(三)景天科酸代谢途径(景天科酸代谢途径(CAM途径)途径)n景天科、仙人掌科等植物有特殊的景天科、仙人掌科等植物有特殊的CO2同化同化方式:方式:u夜间气孔开开放,夜间气
13、孔开开放,PEPC固定固定CO2,生成的苹果酸积,生成的苹果酸积累于液泡中。累于液泡中。u白天气孔关闭,液泡中的苹果酸释放至细胞质,白天气孔关闭,液泡中的苹果酸释放至细胞质,发生脱羧反应,生成的发生脱羧反应,生成的CO2进入进入C3途径。途径。现在学习的是第19页,共48页 植物的光合碳同化途径具有多样性,这也反映植物的光合碳同化途径具有多样性,这也反映了植物对生态环境多样性的适应。了植物对生态环境多样性的适应。但但C C3 3途径是光合碳代谢最基本、最普遍的途径,途径是光合碳代谢最基本、最普遍的途径,同时,也只有这条途径才具备合成淀粉等产物的能力,同时,也只有这条途径才具备合成淀粉等产物的能
14、力,同时,也只有这条途径才具备合成淀粉等产物的能力,同时,也只有这条途径才具备合成淀粉等产物的能力,C C4途径和途径和CAM途径则是对途径则是对C3 3途径的补充。途径的补充。植物光合碳同化途径多样性的意义:植物光合碳同化途径多样性的意义:C3C3C4C4CAMCAM现在学习的是第20页,共48页第四节第四节 光呼吸光呼吸n绿色细胞在光下吸收绿色细胞在光下吸收O2,放出,放出CO2的过程称为的过程称为光呼吸光呼吸。n一般生活细胞的呼吸称一般生活细胞的呼吸称暗呼吸暗呼吸。现在学习的是第21页,共48页一、光呼吸的生化历程一、光呼吸的生化历程n光呼吸是个氧化过程,被氧化的底物是乙醇酸。光呼吸是个
15、氧化过程,被氧化的底物是乙醇酸。n乙醇酸产生:乙醇酸产生:RuBPC是个兼性酶,有催化羧化和加氧两种反应的是个兼性酶,有催化羧化和加氧两种反应的功能。又称功能。又称RuBP加氧酶加氧酶。CO2/O2比值决定催化方向。比值决定催化方向。羧化反应加氧反应乙醇酸现在学习的是第22页,共48页1.1.光呼吸的全过程需要由光呼吸的全过程需要由叶绿体、过氧化体和线粒体叶绿体、过氧化体和线粒体三种细胞器协同完成三种细胞器协同完成 2.光呼吸的底物是光呼吸的底物是光呼吸的底物是光呼吸的底物是乙醇酸,故称乙醇酸,故称乙醇酸,故称乙醇酸,故称C2 2循环循环3.3.O2的吸收发生在的吸收发生在叶绿体和过氧化物体,
16、叶绿体和过氧化物体,COCO2 2的释放的释放的释放的释放发生在发生在发生在发生在线粒体线粒体线粒体线粒体4.C2 4.C2 循环中,每循环中,每循环中,每循环中,每氧化氧化2分子乙醇酸放出分子乙醇酸放出分子乙醇酸放出分子乙醇酸放出1 1分子分子分子分子CO2 2,碳,碳素损失素损失 25%25%。现在学习的是第23页,共48页二、光呼吸的生理功能二、光呼吸的生理功能n从碳同化的角度:光呼吸将光合作用固定的从碳同化的角度:光呼吸将光合作用固定的20-40的碳又转变为的碳又转变为CO2放出。放出。n从能量的角度:光呼吸每释放从能量的角度:光呼吸每释放1分子分子CO2需要需要消耗消耗6.8个个AT
17、P和和3个个NADPH。显然,光呼吸是一种浪费显然,光呼吸是一种浪费。n外界外界CO2与与O2浓度的比值,决定浓度的比值,决定RuPB羧化羧化/加加氧酶催化反应的方向。大气中氧酶催化反应的方向。大气中CO2/O2比值很比值很低,光呼吸不可避免。低,光呼吸不可避免。现在学习的是第24页,共48页5.4.2 5.4.2 光呼吸的生理功能光呼吸的生理功能光呼吸的生理功能光呼吸的生理功能 (1)消除乙醇酸的毒害消除乙醇酸的毒害(2)维持维持C3途径的运转:途径的运转:在叶片气孔关闭或外界在叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低时,光呼吸释放的浓度降低时,光呼吸释放的CO2能被能被C3途径再利途径再利用,以维
18、持用,以维持C3途径的运转。途径的运转。(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:光呼吸可消耗过剩光呼吸可消耗过剩的同化力,减少的同化力,减少 的形成,从而保护光合机构。的形成,从而保护光合机构。(4)氮代谢的补充:氮代谢的补充:光呼吸代谢中涉及多种氨基酸光呼吸代谢中涉及多种氨基酸(甘氨酸、丝氨酸等甘氨酸、丝氨酸等)的形成和转化过程,对绿色的形成和转化过程,对绿色细胞的氮代谢是一个补充。细胞的氮代谢是一个补充。O2-现在学习的是第25页,共48页四、四、C C3 3植物和植物和C C4 4植物的光合特性比较植物的光合特性比较n比较的结果:C4植物光合效率比C3植物高。C C3
19、3植物植物植物植物 C C4 4植物植物植物植物 C C3 3C C4 4中间植物中间植物中间植物中间植物 CAMCAM植物植物植物植物 BSC BSC不发达,不发达,不发达,不发达,不含叶绿体,不含叶绿体,不含叶绿体,不含叶绿体,其周围叶肉细其周围叶肉细其周围叶肉细其周围叶肉细胞排列疏松胞排列疏松胞排列疏松胞排列疏松 BSC BSC含叶绿体,含叶绿体,含叶绿体,含叶绿体,其周围叶肉细其周围叶肉细其周围叶肉细其周围叶肉细胞排列紧密呈胞排列紧密呈胞排列紧密呈胞排列紧密呈“花环型花环型花环型花环型”结结结结构(构(构(构(kranz kranz typetype)BSC BSC含叶绿体,含叶绿体,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 植物 光合作用 作用
限制150内