光合作用曲线

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1、光 合 作 用 基 粒外 膜 内 膜基 质 1. 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 ？第 五 节 光 合 作 用进 行 光 合 作 用 的 生 物 有 哪 些 ？自 养 生 物异 养 生 物6CO2 + 12H 2O C6H 12O6 + 6H 2O + 6O2光 能叶 绿 体 1939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 。光 合 作 用 释 放 的 O2是 来 自 同 是 气 体 的 CO2吗 ？同 位 素 标 记 法A B 太

2、阳 光 红 外 光 700nm可 见 光400 - 700nm紫 外 光 400nm紫 靛 蓝 绿 黄 橙 红 橙 黄 色黄 色蓝 绿 色黄 绿 色 主 要 吸 收红 光 、 蓝 紫 光主 要 吸 收蓝 紫 光胡 萝 卜 素 ， C40H 56叶 黄 素 ， C40H 56O2叶 绿 素 a， C55H 72O5N4Mg叶 绿 素 b， C55H 70O6N4Mg叶 绿 体 中 色 素 提 取 和 分 离 的 实 验 原 理 是 什 么 ？ 95%的 乙 醇 ， 层 析 液 （ 都 是 有 机 溶 剂 ） 。 吸 收 光 谱 叶 绿 体中 的 色 素 3 叶 绿 素1 类 胡 萝 卜 素 3

3、叶 绿 素 a1 叶 绿 素 b2 叶 黄 素1 胡 萝 卜 素 都 能 吸 收 和传 递 光 能叶 绿 体 中 的 色 素（ 有 保 护 叶 绿 素 作 用 ）分 布 在 类 囊 体 的 薄 膜 上 。 光 反 应场 所 ： 叶 绿 体 类 囊 体 的 薄 膜 上 。条 件 ： 直 接 需 要 光 、 色 素 、 酶 。光 反 应 包 括 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 光 光叶 绿 素 a蛋 白 质复 合 体光 反 应 包 括 光 系 统 和 光 系 统 2e-高 能 电 子 低 能 电 子e-

4、光 系 统 + H + + NADP+NADPH（ 强 还 原 剂 ）光 反 应ADP+Pi ATP能 量光 系 统 低 能 电 子 e-高 能 电 子 e- 叶 绿 素 、 类 胡萝 卜 素 复 合 体 O2 + 2H +H 2O 2e- 叶 绿 体中 的 色 素H 2O O2NADPHATPADP + Pi水 的 光 解 H 2O的 光 解 ； ATP的 形 成 。光 反 应(1)光 能 被 吸 收 并 转 化 为 ATP中 的 化 学 能 ；(2)水 在 光 下 裂 解 为 H +、 O2和 e-；(3)水 中 的 氢 （ H + + e-） 在 光 下 将 NADP+还 原 为 NAD

5、PH 。 物 质 变 化 ：能 量 变 化 ： H 2O 2 H + + O2 + 2e- ADP + Pi + 能 量 ATP光 能 电 能 ATP、 NADPH 中 活 跃 的 化 学 能光 反 应 中 的 物 质 变 化NADP+ + H + + 2e- NADPH 碳 反 应场 所 ： 叶 绿 体 基 质 。条 件 ： 不 需 光 直 接 参 与 、 酶 。 多 种 酶参 加 催 化 1个 CO2 CO2的 固 定 ； C3的 还 原 。碳 反 应提 供 NADPH提 供 ATP 还 原 2个 三 碳 糖 磷 酸 三 碳 糖离 开 卡 尔 文 循 环三 碳 糖再 生 为 3个 RuBP

6、2个 磷 酸 甘 油 酸 1个 RuBP固 定 （ C5）（ C3） 多 种 酶参 加 催 化 3个 CO2 CO2的 固 定 ； C3的 还 原 。碳 反 应提 供 NADPH提 供 ATP 还 原 6个 三 碳 糖 磷 酸 1个 三 碳 糖离 开 卡 尔 文 循 环5个 三 碳 糖再 生 为 3个 RuBP6个 磷 酸 甘 油 酸 3个 RuBP固 定 （ C5）（ C3） 碳 反 应 中 的 物 质 变 化CO2的 固 定 ：C3的 还 原 ：C 5（ RuBP） 的 再 生 ：5 三 碳 糖 3 C5ATP ADPNADPH NADP+ 6 三 碳 糖6C33C5（ RuBP） + 3

7、CO2 6 C3（ 3-磷 酸 甘 油 酸 ） 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 ；2. 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 。 光 反 应 与 碳 反 应 的 关 系叶 绿 体中 的 色 素H 2O NADPHATPADP + Pi水 的 光 解 O2 2C3 C5三 碳 糖多 种 酶参 加 催 化 CO2还 原 固 定 C5的 再 生3 环 境 因 素 影 响 光 合 速 率 CO2 + 2

8、H 2O* 光 能叶 绿 体 (CH 2O)+ H 2O + O2*原 料 条 件 产 物怎 样 才 能 提 高 光 合 速 率 ？ 光 合 速 率 (光 合 强 度 ) 指 一 定 量 植 物 在 单 位 时 间 内 进行 多 少 光 合 作 用 (可 用 O2吸 收 量 或 CO2释 放 量 表 示 )。 CO2 浓度 水 分 光 照 矿质元素 温 度 （ 光 饱 和 点 ）（ 光 补 偿 点 ） 光 强 度A BCO2吸收值CO2释放值 黑 暗 中 呼 吸 作 用 强 度表观光合速率 真正光合速率 (1)影 响 光 合 速 率 的 因 素 （ 光 强 度 ） 真 正 光 合 速 率 =

9、表 观 光 合 速 率 + 呼 吸 速 率 光 合 速 率 与 光 强 度 的 关 系1. 对 植 物 而 言 ， 光 照越 强 越 好 吗 ?2. 请 在 图 上 画 出 阴 生植 物 胡 椒 光 合 速 率 的曲 线 ? 10 2010 5 0 5-放出吸收 O2(mg/dm2h) 光 照 强 度 (klx) A B C DE 红 光 区 蓝 紫 光 区不 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 光合 速 率 会 减 弱 。 光 合 作 用 的 最 适 温 度 因 植 物 种 类 而 异 。 (2)影

10、响 光 合 速 率 的 因 素 （ 温 度 ）呼 吸 作 用光 合 作 用温 度吸收或释放量CO20 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 。 一段 时 间 后 测 定 统 计 每 组 幼 苗 的 平 均 高 度 ， 结 果 如 下 ：日 温 ( ) 夜 温 ( )11 17 2330 33.2cm 19.9cm23 30.7cm 24.9cm 15.8cm17 16.8cm 10.9cm 温 室 栽 培 中 ， 可 适 当 提 高 白 天 温 度 ， 适 当 降 低

11、 夜间 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 ） 1. 如 何 提 高 大 田 和 温 室中 的 CO2含 量 ? CO2浓 度 在 1%以 内 时 ， 光 合 速 率 会 随 CO2浓 度 的增 高 而 增 高 。 农 田 里 的 农 作 物 应 确 保 良 好 的 通 风 透 光 和 增 施 有机 肥 。 温 室 中 可 增 施 有 机 肥 或 使 用 CO 2发 生 器 等 。2. 请 在 图 上 画 出 更 弱 光强 度 下 光 合 速 率 的 曲 线 ? (3)影 响 光 合 速 率 的 因 素

12、 （ CO2浓 度 ）CO2浓 度光合速率 0 AB 光 强 度A B（ 光 补 偿 点 ） （ 光 饱 和 点 ）CO2的吸收量CO2的释放量 光 照 强 度 的 影 响温 度 ， CO2 一 般 情 况 下 ， 光 强 度 达 到 B点 后 ， 限 制 光 合 速 率的 主 要 原 因 有 哪 些 ？ 环 境 因 素 对 光 合 速 率 的 综 合 影 响较 高 光 强 度CO2浓 度光合速率 0 BA 较 低 光 强 度 光 强 度 可 以 影 响 CO2饱 和 点 的 变 化 ， 同 样 道 理 ，温 度 ， CO 2浓 度 也 可 以 影 响 光 饱 和 点 的 变 化 。 光 强

13、度 、温 度 和 CO2浓 度 对 光 合 作 用 的 影 响 是 综 合 性 的 。 若 降 低 环 境 中 CO2浓 度 ， 图 中 A点 、 B点 将 会 如 何 移 动 ？光 强 度A B（ 光 补 偿 点 ） （ 光 饱 和 点 ）CO2的吸收量CO2的释放量 环 境 因 素 对 光 合 速 率 的 综 合 影 响 v RuBP羧 化 酶 既 有 羧 化 作 用 ， 又 有 加 氧 作 用 。v 催 化 RuBP与 O2结 合 ， 形 成 一 个 三 碳 酸 (C3)和 一 个 二碳 化 合 物 (C2)。v 二 碳 化 合 物 随 后 进 入 线 粒 体 被 氧 化 成 为 CO2

14、。v 较 高 CO2浓 度 时 ， 羧 化 酶 活 性 相 对 高 ， 促 进 光 合 作 用 ;较 高 O2浓 度 时 ， 加 氧 酶 活 性 相 对 高 ， 促 进 光 呼 吸 。光 呼 吸 C-3植 物 ：vCO2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 。C-3植 物 和 C-4植 物C-4植 物 ：v在 发 生 卡 尔 文 循 环 之 前 ， CO2在 另 一 种 更 强的 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 。

15、 C-4植 物 叶 片 结 构 的 特 点维 管 束 鞘 细 胞部 分 叶 肉 细 胞（ 含 另 一 种 羧 化 酶 ）叶 肉 细 胞 中 ： CO2 + 三 碳 酸 (C3) 四 碳 酸 (C4) 维 管 束 鞘 细 胞 中 ： 卡 尔 文 循 环 羧 化 酶 CO2 C4 C4三 碳 酸 NADP+NADPHATPADP多 种 酶的 催 化2C3C5三 碳 糖CO2叶 肉 细 胞 维 管 束 鞘 细 胞C4途 径 C3途 径C-4植 物 光 合 作 用 特 点 示 意 图释 放 vC-4途 径 可 以 提 高 维 管 束 鞘 细 胞 中 的 CO2浓 度 ,抑 制 卡 尔 文 循 环 中 RuBP羧 化 酶 的 加 氧 活 性 ，抑 制 光 呼 吸 。v在 高 温 、 高 光 强 度 的 条 件 下 ， C-4植 物 将 光 能转 化 到 糖 中 的 效 率 几 乎 是 C-3植 物 的 2 倍 。C-4途 径 的 意 义