光合作用與生物固氮.ppt

第二章 光合作用與生物固氮,人類社會(huì)面臨的危機(jī),人口爆炸、環(huán)境污染、資源匱泛、能源短缺和糧食危機(jī)。,糧食危機(jī)嚴(yán)重地影響人類的生存和發(fā)展，是當(dāng)今世界面臨的重大問題之一。而我國可耕地面積只有世界總量的7%，卻要養(yǎng)活世界人口的22%。如何解決十多億人口的吃飯問題，是我國面臨各種問題的重中之重！,耕地面積不可能增加，如何解決13億多人口的吃飯問題？ 答案只有一個(gè)，那就是提高單位面積的糧食產(chǎn)量！也就是說，提高作物光合作用的效率是解決我國13億人口吃飯問題的唯一出路！,第一節(jié) 光合作用,光合作用的實(shí)質(zhì)：,能量方面看：,光合作用將光能最終轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能。,物質(zhì)方面看：,光合作用包括水在光下分解并釋放出氧氣二氧化碳的固定和還原糖類等有機(jī)物的合成,一、光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換,光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換分為三個(gè)步驟： 光能轉(zhuǎn)化為電能 電能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能 活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能。 光能轉(zhuǎn)化為電能及電能轉(zhuǎn)化為躍的化學(xué)能屬于光合作用的光反應(yīng)階段，活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能屬于光合作用的暗反應(yīng)階段。,光合作用的全過程 光能轉(zhuǎn)化為電能原初反應(yīng) 光反應(yīng) 電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能（ATP、 NADPH）電子傳遞和光合磷酸化 暗反應(yīng)：活躍的化學(xué)能變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能 碳同化,光能轉(zhuǎn)換成電能,光合作用的細(xì)胞器葉綠體 高等植物的葉綠體多呈扁平的橢圓形, 陰葉大于陽葉。20-200個(gè)葉綠體/細(xì)胞,葉綠體內(nèi)類囊體薄膜上的色素根據(jù)其功能分為兩大類：,一類是具有吸收和傳遞光能的作用，包括絕大多數(shù)葉綠素a ，以及全部的葉綠素b，胡蘿卜素和葉黃素；,一類少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a ，它不僅能吸收光能，還能使光能轉(zhuǎn)換成電能。,聚光色素或天線色素只起吸收和傳遞光能,不進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的光合色素，全部葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素,大部分葉綠素a。 作用中心色素吸收光能或由聚光色素傳遞而來的激發(fā)能后,發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)引起電荷分離的少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a。,包括光能的吸收,傳遞和光化學(xué)反應(yīng),光能轉(zhuǎn)換成電能,在光的照射下,具有吸收和傳遞光能的色素將吸收的光能傳遞給少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a ，使這些葉綠素a 被激發(fā)而失去電子(e)。,e-,光能轉(zhuǎn)換成電能,A代表處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a，B代表具有吸收和傳遞光能作用的色素，C和D代表傳遞電子的物質(zhì),H2O,O2,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-,B,脫離葉綠素a的電子，經(jīng)過一系列的傳遞，最后傳遞給一種帶正電荷的有機(jī)物NADP+。失去電子的葉綠素a變成一種強(qiáng)氧化劑，能夠從水分子中奪取電子，使水分子氧化生成氧分子和氫離子（H+），葉綠素a由于獲得電子而恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。這樣，在光的照射下，少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，連續(xù)不斷地丟失電子和獲得電子，從而形成電子流，使光能轉(zhuǎn)換成電能。,A代表處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a，B代表具有吸收和傳遞光能作用的色素，C和D代表傳遞電子的物質(zhì),電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能,NADP+,NADPH,NADPH,酶,隨著光能轉(zhuǎn)換成電能，NADP+得到兩個(gè)電子和一個(gè)氫離子，就形成了NADPH。這樣，一部分電能就轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在NADPH中。,（還原型輔酶）,氧化型輔酶）,與此同時(shí)，葉綠體利用光能轉(zhuǎn)換成的另一部分電能，將ADP和Pi轉(zhuǎn)化成ATP，這一部分電能則轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中 。,：,活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能,在暗反應(yīng)階段中，二氧化碳被固定后形成一些三碳化