第二章光合作用与生物固氮精选PPT.ppt

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1、第二章 光合作用与生物固氮第1页，本讲稿共18页人类社会面临的危机人类社会面临的危机人口爆炸、环境污染、资源匮泛、人口爆炸、环境污染、资源匮泛、能源短缺和粮食危机。能源短缺和粮食危机。第2页，本讲稿共18页粮食危机严重地影响人类的生粮食危机严重地影响人类的生存和发展，是当今世界面临的重大存和发展，是当今世界面临的重大问题之一。而我国可耕地面积只有问题之一。而我国可耕地面积只有世界总量的世界总量的7%7%，却要养活世界人口，却要养活世界人口的的22%22%。如何解决十多亿人口的吃。如何解决十多亿人口的吃饭问题，是我国面临各种问题的重饭问题，是我国面临各种问题的重中之重！中之重！耕地面积不可能增加

2、，如何解决耕地面积不可能增加，如何解决1313亿多人口亿多人口的吃饭问题？的吃饭问题？答案只有一个，那就是提高单位面积的粮食产量！答案只有一个，那就是提高单位面积的粮食产量！也就是说，提高作物光合作用的效率是解决我国也就是说，提高作物光合作用的效率是解决我国1313亿亿人口吃饭问题的唯一出路！人口吃饭问题的唯一出路！第3页，本讲稿共18页第一节第一节 光合作用光合作用光合作用的实质：光合作用的实质：能量方面看：能量方面看：光合作用光合作用将将光能最终转换成稳定的化学能。光能最终转换成稳定的化学能。物质方面看：物质方面看：光合作用包括光合作用包括水在光下分解并释放出氧气水在光下分解并释放出氧气二

3、二氧化碳的固定和还原氧化碳的固定和还原糖类等有机物的合成糖类等有机物的合成第4页，本讲稿共18页一、光能在叶绿体中的转换一、光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：光能转化为电能光能转化为电能电能转化为活跃的化学能电能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能。活跃的化学能转化为稳定的化学能。光能转化为电能及电能转化为跃的化学能光能转化为电能及电能转化为跃的化学能属于光合作用的光反应阶段，活跃的化学能转属于光合作用的光反应阶段，活跃的化学能转化为稳定的化学能属于光合作用的暗反应阶段。化为稳定的化学能属于光合作用的暗反应阶段。第5页，本讲稿共

4、18页光合作用的全过程光合作用的全过程 光能转化为电能光能转化为电能原初反应原初反应光反应光反应 电能转变为活跃的化学能（电能转变为活跃的化学能（ATP、NADPH）电子传递和光合磷酸化电子传递和光合磷酸化暗反应：活跃的化学能变为稳定的化学能暗反应：活跃的化学能变为稳定的化学能 碳同化碳同化第6页，本讲稿共18页光能转换成电能光能转换成电能光合作用的细胞器光合作用的细胞器叶绿体叶绿体高高等等植植物物的的叶叶绿绿体体多多呈呈扁扁平平的的椭椭圆圆形形,阴阴叶叶大大于于阳阳叶叶。20-20020-200个叶绿体个叶绿体/细胞细胞叶绿体在不同光强下的运动：低光下扁平面向光排列，高光强下窄面向光，作避光

5、性排列。第7页，本讲稿共18页第8页，本讲稿共18页第9页，本讲稿共18页叶绿体内类囊叶绿体内类囊体薄膜上的色体薄膜上的色素根据其功能素根据其功能分为两大类：分为两大类：一类是具有吸收和一类是具有吸收和传递光能的作用，传递光能的作用，包括绝大多数叶绿包括绝大多数叶绿素素a，以及全部的，以及全部的叶绿素叶绿素b，胡萝卜，胡萝卜素和叶黄素；素和叶黄素；一类少数处于特殊状一类少数处于特殊状态的叶绿素态的叶绿素a，它不，它不仅能吸收光能，还能仅能吸收光能，还能使光能转换成电能。使光能转换成电能。h PDAh 光合单位PDA作作用用中中心心色色素素（P），原原初初电电子子供供体体（D）和和原原初初电电子

6、子受体（受体（A）外外围围为为天天线线色色素素：第10页，本讲稿共18页聚光色素或天线色素聚光色素或天线色素只起吸收和传递光能只起吸收和传递光能,不进行光化学反应的光合色素不进行光化学反应的光合色素，全部叶绿素全部叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素胡萝卜素和叶黄素,大部分叶绿素大部分叶绿素a。作用中心色素作用中心色素吸收光能或由聚光色素传吸收光能或由聚光色素传递而来的激发能后递而来的激发能后,发生光化学反应引起电荷发生光化学反应引起电荷分离的分离的少数特殊状态的叶绿素少数特殊状态的叶绿素a。第11页，本讲稿共18页包括光能的吸收包括光能的吸收,传递传递和光化学反应和光化学反应光能转换成电能光能转换成电

7、能在光的照射下在光的照射下,具有吸收和传具有吸收和传递光能的色素递光能的色素将吸收的光能将吸收的光能传递给少数处传递给少数处于特殊状态的于特殊状态的叶绿素叶绿素a a，使，使这些叶绿素这些叶绿素a a 被激发而失去被激发而失去电子电子(e)(e)。h PDAh 光合单位PDA作作用用中中心心色色素素（P），原原初初电电子子供供体体（D）和和原原初初电电子子受体（受体（A）外外围围为为天天线线色色素素：第12页，本讲稿共18页e e-光能转换成电能光能转换成电能ADCh h A A代表处于特殊状态下的叶绿素代表处于特殊状态下的叶绿素a a，B B代表具有吸收和传递光能代表具有吸收和传递光能作用的

8、色素，作用的色素，C C和和D D代表传递电子的物质代表传递电子的物质H2OO2e e-e e-e e-e e-e e-e e-H+e+e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-e e-B第13页，本讲稿共18页脱离叶绿素脱离叶绿素a a的电子，经过的电子，经过一系列的传递，最后传递给一系列的传递，最后传递给一种带正电荷的有机物一种带正电荷的有机物NADPNADP+。失去电子的叶绿素。失去电子的叶绿素a a变成一种强氧化剂，能够从变成

9、一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分水分子中夺取电子，使水分子氧化生成氧分子和氢离子子氧化生成氧分子和氢离子（H H+），叶绿素），叶绿素a a由于获得由于获得电子而恢复稳态。这样，在电子而恢复稳态。这样，在光的照射下，少数处于特殊光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素状态的叶绿素a a，连续不断，连续不断地丢失电子和获得电子，从地丢失电子和获得电子，从而形成电子流，使光能转换而形成电子流，使光能转换成电能。成电能。A A代表处于特殊状态下的叶绿素代表处于特殊状态下的叶绿素a a，B B代表具有吸收和传递光能作用的代表具有吸收和传递光能作用的色素，色素，C C和和D D代表传递电子的物质

10、代表传递电子的物质第14页，本讲稿共18页O2e e-ADCh h H2OH+e+e-e e-电能转换成活跃的化学能电能转换成活跃的化学能NADP+NADPHNADP+H+2e2e-+NADPH酶酶随着光能转换成电能，随着光能转换成电能，NADPNADP+得到两个电子和一个氢离子，就形成了得到两个电子和一个氢离子，就形成了NADPHNADPH。这。这样，一部分电能就转化成活跃的化学能储存在样，一部分电能就转化成活跃的化学能储存在NADPHNADPH中。中。（还原型辅酶（还原型辅酶）氧化型辅酶氧化型辅酶）第15页，本讲稿共18页与此同时，叶绿体利用光能转换成的另一部分电能，将ADP和Pi转化成ATP，这一部分电能则转换成活跃的化学能储存在ATP中。第16页，本讲稿共18页：活跃的化学能转换成稳定的化学能活跃的化学能转换成稳定的化学能在暗反应阶段中，在暗反应阶段中，二氧化碳被固定后二氧化碳被固定后形成一些三碳化合形成一些三碳化合物（物（C C3 3），在有关），在有关酶的催化作用下，酶的催化作用下，接受接受ATPATP和和NADPHNADPH释释放出的能量并且被放出的能量并且被NADPHNADPH还原，再经过还原，再经过一系列复杂的变化，一系列复杂的变化，最终形成糖类等富最终形成糖类等富含稳定化学能的有含稳定化学能的有机物。机物。第17页，本讲稿共18页第18页，本讲稿共18页