细胞生物学光合作用

细胞生物学光合作用第一页，共31页。CO2+H2O*(CH2O)+O2*光能叶绿体一、光合作用的概念及反应式光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。第二页，共31页。基粒外膜内膜基质色素与光反应有关的酶与暗反应有关的酶二、叶绿体的结构和功能第三页，共31页。叶绿素类胡萝卜素叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）（3/4）(1/4)胡爷爱币（扩散速度最快）（最窄）（最宽）（扩散速度最慢）三：叶绿体中的色素种类及功能1.色素种类第四页，共31页。（1）作用中心色素：三：叶绿体中的色素种类及功能吸收和传递光能例如：少数特殊状态叶绿素a吸收、转换光能2.色素的功能（2）聚光色素:例如：类胡萝卜素叶绿素b大部分叶绿素a第五页，共31页。四：光能转换成电能（原初反应）光光光PDAH2Oe作用中心NADP+NADPHB说明：B为聚光色素，P为作用中心色素，A为原初e受体，D为原初e供体第六页，共31页。H2OO2H+e-ADP+PiATPNADP+NADPH光光CO22C3(CH2O)固定C5还原光反应暗反应叶绿体片层结构基质五：电能转换成活跃的化学能卡尔文循环第七页，共31页。六：光反应和暗反应比较项目光反应暗反应场所条件物质变化能力变化基粒片层膜基质光、色素、酶酶2H2O4H++4e-+O2ADP+PiATPNADP++2e-+H+NADPHCO2+C52C32C3+ATP+NADPH(CH2O)+ADP+Pi+NADP++C5酶酶酶色素吸收的光能酶色素吸收的光能酶色素吸收的光能光能电能活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能第八页，共31页。七、C3植物和C4植物什么叫C4植物？举例。光合作用时CO2中的C首先转移到C4里，然后再转移到C3中的植物，叫做C4植物。例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。什么叫C3植物？举例。光合作用时CO2中的C直接转移到C3里的植物，叫做C3植物。例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。第九页，共31页。（一）C4植物叶的结构1.C4与C3植物叶的结构区别C3植物C4植物C3:维管束鞘细胞不含叶绿体C4:呈“花环型”两圈外:部分叶肉细胞内:含无基粒的叶绿体的维管束鞘（叶脉鞘）细胞维管束：由导管和筛管等构成的结构。导管：运输水分和矿质元素等，单向。筛管：运输有机养料等，双向运输。第十页，共31页。什么叫C3途径？光合作用中固定CO2的途径发生在C3植物体内。什么叫C4途径？光合作用中固定CO2的途径发生在C4植物体内。（二）C3和C4途径第十一页，共31页。叶肉细胞中的叶绿体维管束鞘（叶脉鞘）细胞中的叶绿体C4植物光合作用特点示意图CO2NADPHNADP+ATPADP+Pi（CH2O）多种酶参加催化C52C3CO2C4C3(PEP)（丙酮酸）C4ADP+PiATPC3酶（二）C3和C4途径C4途径C3途径第十二页，共31页。C4途径产生的原因因为C4植物中含有能固定CO2为C4的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为PEP羧化酶(与CO2有很强的亲和力)。可促使PEP把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来C4植物这种独特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵”。（二）C3和C4途径大气中的二氧化碳低浓度的二氧化碳高浓度的二氧化碳C4途径C3途径产物能量能量第十三页，共31页。CO2的受体CO2固定后的产物CO2固定的场所C3还原的场所ATP和NADPH的作用对象暗反应途径C3植物C4植物C3PEPC5C3C3途径C3C4途径C3途径C4C3C5叶肉细胞的叶绿体叶肉细胞的叶绿体维管束鞘细胞的叶绿体叶肉细胞的叶绿体维管束鞘细胞的叶绿体C3植物和C4植物光合作用比较第十四页，共31页。练习1）C4植物光合作用过程中的重要特点是（　）A、既有C4途径又有C3途径　B、只有C4途径没有C3途径C、先进行C3途径后进行C4途径D、只有C3途径没有C4途径A第十五页，共31页。练习2）C4植物具有较强光合作用的原因是有关的一种酶能催化（　）A、PEP固定较低浓度CO2B、C5化合物与CO2结合C、NADPH还原C3生成有机物   D、特殊状态的叶绿素a将光能转换成电能A第十六页，共31页。练习3）C4植物与C3植物相比，其发生光合作用的场所为（　）A、只发生在叶肉细胞叶绿体中 B、只发生在维管束鞘细胞叶绿体中C、叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体中 D、叶肉细胞和导管细胞的叶绿体中C第十七页，共31页。练习4）下列植物中属于C4植物的是（　）A、水稻　　B、小麦　　C、高粱　　D、菜豆C第十八页，共31页。分析下图4条曲线（a、b、c、d）为不同光照在不同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线，a光照非常弱，CO2很少（远小于0.03%);b适当遮阴（相当于全光照的1/25），CO2浓度为0.03％；c为全光照（晴天不遮阴），CO2浓度为0.03％；d为全光照，CO2浓度为1.22%；请据图回答净光合速率40302010010－1020304050温度0C（1）根据右图提供信息，你能得出什么结论?bcda第十九页，共31页。(2)随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用（以净光合作用为指标)最适温度的变化趋势是怎样的呢？为什么？（3）当曲线b净光合速率降为零时，真光合速率是否为零？为什么？（4）上述结果给我们的生产实践提供了什么指导？逐渐提高，因为当光照强度和二氧化碳浓度提高，此时限制光合作用的因素是酶的活性，在一定范围内酶的活性随温度的提高而增大。不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零适时播种，控制光照强弱，合理密植，通风透光，增施有机肥等措施提高净光合产量第二十页，共31页。八：影响光合作用的外界因素光光照强度光质日照的变化温度：CO2浓度：必需矿质元素的供应：水：直接影响光反应，而光反应的产物NADP、ATP的数量又间接影响暗反应。影响酶的活性，而影响反应速度直接影响暗反应的速度，而暗反应的产物NADP+、ADP、Pi的数量又影响光反应的速度。直接或间接影响光合作用光合作用的原料，通过影响气孔的开闭影响二氧化碳的供应，影响光合作用第二十一页，共31页。增加光合作用面积延长光合作用时间提高光合作用效率在农业生产上应用——(如何增加农作物的光能利用率）)光能利用率：单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能的比。光合效率：绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量与光合作用中吸收的光能的比值。第二十二页，共31页。立体种植改变株形大棚人工光照一年一熟改为一年几熟一年多熟增加光合面积延长光合作用时间提高光合作用的效率光照强弱的控制温度：适时播种，温室内注意温度的调节。合理密植适当增加二氧化碳浓度合理密植，通风透气施用农家肥施用NH4HCO3（大田）最大限度地利用光照时间，提高光能利用率。光合面积即植物的绿色面积，主要是指叶面积第二十三页，共31页。必需矿质元素的供应：合理施肥，中耕松土水的供应：合理灌溉九：影响光合作用的内因：基因——叶绿体（结构和数量）——色素的量，酶种类、量、活性第二十四页，共31页。第二十五页，共31页。第二十六页，共31页。（04全国）下列关于光合作用强度的叙述，正确的是（）A、叶片从幼到老光合作用强度不变B、森林或农田中植株上部的叶片和下部的叶片光合作用强度有差异C、光合作用强度是有基因决定的，因此是固定不变的D、在相同的光照条件下，各种植物的光合作用强度不变B第二十七页，共31页。（04全国）离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是（）A、C3化合物增加、C5化合物减少B、C3化合物增加、C5化合物减少C、C3化合物减少、C5化合物增加D、C3化合物减少、C5化合物减少C第二十八页，共31页。（04江苏）光合作用的过程可分为光反应和暗反应两阶段，下列说法正确的是（）A、叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应B、叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应C、叶绿体的基质可进行光反应和暗反应B、叶绿体的基质可进行暗反应，不进行光反应D第二十九页，共31页。(04江苏）胡萝卜素和叶黄素在光合作用中的作用是（）A、传递光能、传送电子B、传递光能、转化光能C、吸收光能、转变光能D、吸收光能、传递光能D(04广东）下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是（）A、光合作用和呼吸作用总是同时进行B、光合作用形成的糖类在呼吸作用中被利用C、光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用D、光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行B第三十页，共31页。(04江苏）过去人们以为作物播种密度越大，产量越高。在保证营养需要的情况下，有人对小麦的产量与播种量的关系进行研究，结果如下图所示600050004000300020001000产量Kg.hm2306090120150180210播种量/Kg.hm2(1)根据上图分析，当播种密度过大时小麦产量将——————减少（2）从影响光合作用效率的因素分析，产生上述现象的原因是———————————————————————————————叶片接受光照不足，通风透气差，CO2供应不足第三十一页，共31页。