1、第五节第五节 光合作用光合作用一、光合作用概述一、光合作用概述 1 1、概念：、概念：光合作用是指以光合作用是指以COCO2 2和和H H2 2O O为原料，通过为原料，通过 叶绿体，利用光能合成糖类等有机物质，叶绿体，利用光能合成糖类等有机物质， 同时释放同时释放O O2 2 。光光叶绿体叶绿体6CO2 + 12H2OC6H12O6+ 6O2 + 6H2O 2 2、总反应式：、总反应式：3 3、场所：、场所：双层膜：外膜、内膜双层膜：外膜、内膜基质：同化基质：同化COCO2 2基粒：由基粒：由类囊体类囊体薄膜垛叠薄膜垛叠 而成的绿色颗粒而成的绿色颗粒叶绿体叶绿体 叶绿素：叶绿素：Chloro
2、phyll叶绿素叶绿素a:a:蓝绿色蓝绿色叶绿素叶绿素b:b:黄绿色黄绿色类胡萝卜素类胡萝卜素：carotenoid胡萝卜素胡萝卜素: :橙黄色橙黄色叶黄素叶黄素: :黄色黄色4 4、色素：、色素：含含镁镁有机物有机物碳氢组成的碳氢组成的烃类化合物烃类化合物（1 1）色素种类）色素种类叶绿素分子结构叶绿素分子结构胡萝卜素胡萝卜素两个吸收峰两个吸收峰430-450nm430-450nm蓝紫光区蓝紫光区640-660nm640-660nm红光区红光区连续双峰连续双峰400-400-500nm500nm叶绿素是绿叶绿素是绿色？色？类胡萝卜素类胡萝卜素是黄色？是黄色？（2 2）功能：）功能：吸收、传递
3、、转化光能吸收、传递、转化光能吸收的光波长范围为：吸收的光波长范围为：400-700nm(400-700nm(可见光可见光) )色素的吸收光谱色素的吸收光谱二、光合作用的过程二、光合作用的过程P680P680光光光光PheoPQAPQBP700P700 A0 A1Fe-SxFe-SAFe-SB Fp（FAD）Cytb6Fe-SCytfPQPCFdADP+PiATP(从基质从基质吸收吸收)( (释放到释放到腔内腔内) )e-*e-e-（一）光反应（一）光反应-1.6-1.2-0.8+1.6+0.8+1.2+0.40-0.4NADP+H+NADPH锰串锰串e-H H2 20 0O O2 2+H+H
4、+ +光反应中光能的光反应中光能的吸收、传递、转化吸收、传递、转化示意图示意图（一）光反应（一）光反应v场所：场所：v物质变化：物质变化：v能量变化：能量变化：光能光能 电能电能 ATPATP、NADPHNADPH中的化学能中的化学能v产物：产物：v条件：条件：ADPADPPi Pi 电电能能ATPATPATPATP合成酶合成酶NADPNADP H H 2e2eNADPHNADPHH H2 2O O2H2H + + 1/2O1/2O2 2 + 2e+ 2e酶酶光光基粒的类囊体薄膜上基粒的类囊体薄膜上光、酶、光、酶、叶绿体蛋白质复合体叶绿体蛋白质复合体（光系统（光系统和光系统和光系统）ATPAT
5、P、NADPHNADPH、O O2 2（二）碳反应：卡尔文循环（二）碳反应：卡尔文循环3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸C-C-C-C-C-C-P P2 2C-C-C-C-C-C-P P三碳糖三碳糖叶绿体外叶绿体外ATPADP+PiNADPHNADP+C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-P PP PRuBPRuBP（核酮（核酮糖二磷酸）糖二磷酸）CO2包括包括COCO2 2固定、固定、 C C3 3还原还原 和和 RuBPRuBP再再生生v能量变化：能量变化： ATPATP和和NADPHNADPH中的化学能中的化学能 C C3 3中的化学能中的化学能v产物：产物：v场所：场所：v物质变化：物质变
6、化：叶绿体基质叶绿体基质COCO2 2+RuBP+RuBP（C C5 5) )六碳糖六碳糖（不稳定）（不稳定）酶酶水解水解2 PGA 2 PGA （C C3 3) )3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸ATPATPNADPHNADPH2 3-2 3-磷酸甘油醛（磷酸甘油醛（C C3 3) )酶酶CO2的固定、的固定、 C3还原、还原、RuBP再生再生三碳糖三碳糖（二）碳反应（二）碳反应（三）光反应和碳反应的区别和联系（三）光反应和碳反应的区别和联系 光反应光反应 碳反应碳反应区别区别场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量转换转换联系联系基粒类囊体基粒类囊体叶绿体基质叶绿体基质光、色素、酶等光、色素、
7、酶等酶、酶、ATP、NADPH水的光解、水的光解、ATP的生成、的生成、NADPH的生成的生成CO2固定、三碳固定、三碳酸还原、五碳化酸还原、五碳化合物的再生合物的再生光能光能电能电能ATP、NADPH中化学能中化学能ATP、NADPH中中化学能化学能三碳糖中三碳糖中化学能化学能完成阶段：在各完成阶段：在各种酶作用下，种酶作用下，ATPATP、NADPHNADPH将三碳糖还原将三碳糖还原准备阶段：为碳准备阶段：为碳反应顺利进行提反应顺利进行提供供ATP、NADPH（四）光合作用和需氧呼吸的比较（四）光合作用和需氧呼吸的比较光合作用光合作用需氧呼吸需氧呼吸区区别别代谢类型代谢类型同化作用同化作用
8、异化作用异化作用与光的关系与光的关系在光下才能进行在光下才能进行与光无关，每时每刻进行与光无关，每时每刻进行条件条件光光、酶、酶、色素色素酶、酶、O O2 2进行的时间进行的时间绿色植物在光下进绿色植物在光下进行行只要是只要是活细胞活细胞时刻在进行时刻在进行反应部位反应部位叶绿体叶绿体细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体物质变化物质变化COCO2 2+H+H2 2O O转变成有机转变成有机物物有机物分解成有机物分解成COCO2 2+H+H2 2O O能量转换能量转换光能光能 电能电能 化学能化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能 ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能联系联系光合作用
9、为所有生物提供光合作用为所有生物提供有机物和有机物和O O2 2，需氧呼吸，需氧呼吸为光合作用提供为光合作用提供COCO2 2和水和水三、光合作用的实质与意义三、光合作用的实质与意义 光合作用是指以光合作用是指以COCO2 2和和H H2 2O O为原料，通过为原料，通过 叶绿体，利用光能合成糖类等有机物，叶绿体，利用光能合成糖类等有机物， 同时释放同时释放O O2 2 。1、生物生存所需、生物生存所需有机物有机物的主要来源的主要来源2、生物生存所需、生物生存所需能量能量的主要来源的主要来源3、保持大气中、保持大气中CO2和和O2含量的稳定含量的稳定4、对生物的、对生物的进化进化具有重要意义具
10、有重要意义其他自养生物及化能合成作用其他自养生物及化能合成作用四、环境因素影响光合速率四、环境因素影响光合速率（P93活动）活动）光合速率：光合速率：是指一定量的植物（如一定的叶是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用（如面积）在单位时间内进行多少光合作用（如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳、产生多释放多少氧气、消耗多少二氧化碳、产生多少淀粉）少淀粉）表观表观光合速率（光合速率（净净光合速率）光合速率）真正真正光合速率（光合速率（总总光合速率）光合速率）表观光合速率表观光合速率 = 真正光合速率真正光合速率呼吸速率呼吸速率1、光、光白光白光红光红光绿光绿光最强：最强：次之：
11、次之：最弱：最弱：（1）光质）光质 不同波长的光不同波长的光（2）光强度）光强度A点：黑暗时，点：黑暗时， 只进行细胞呼吸只进行细胞呼吸区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放CO2O2AB段：弱光下，段：弱光下，光合作用光合作用小于小于细胞呼吸细胞呼吸O2CO2CO2O2B点：光补偿点，点：光补偿点，光合作用光合作用等于等于细胞呼吸细胞呼吸O2CO2BC1段：强光下，段：强光下，光合作用光合作用大于大于细胞呼吸细胞呼吸O2CO2CO2O22、温度、温度影响影响酶酶的活性的活性光合作用是在光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影的催化下进行的，温度直接影响响 ；B B点表示：点表示： ；BCBC段表示：段表示： ； 酶的活性酶的活性酶酶此温度条件下，光合速率最高此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降超过最适温度，光合速率随温度升高而下降3、 浓度浓度CO2浓度浓度光合光合速率速率0AB4、 5、 直接影响：直接影响：参与生化反应，如参与生化反应，如N、Mg、P间接影响：间接影响：参与糖分的转化和运输，如参与糖分的转化和运输，如K 光强度、温度和浓度对光合作用的影响是光强度、温度和浓度对光合作用的影响是综合性综合性的，但往往也有一个起到的，但往往也有一个起到限制性限制性的作用。的作用。
