廣東生物競賽光合作用

3.呼吸商的特點(diǎn)：（1）呼吸底物性質(zhì)與呼吸商有密切關(guān)系A(chǔ)、當(dāng)呼吸底物是糖類（如葡萄糖）而又完全氧化時，呼吸商是1。B、如果呼吸底物是一些富于氫的物質(zhì)，如脂肪或蛋白質(zhì)，則呼吸商小于1。C、如果呼吸底物只是一些比糖類含氧較多的物質(zhì)，如已局部氧化的有機(jī)酸。則呼吸商大于1。（2）氧氣供應(yīng)狀態(tài)時呼吸商影響也很大。1本文檔共70頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分影響呼吸速率的外部因素（一）溫度

1.溫度之所以能影響呼吸速率主要是影響呼吸酶的活性。2.超過最適點(diǎn)，呼吸速率則會隨著溫度的增高而下降3.呼吸作用的最適溫度總是比光合作用的最適溫度高4.應(yīng)用：實(shí)踐上貯藏果實(shí)和蔬菜時應(yīng)該使溫度降低，以減少呼吸消耗，但是溫度又不能低到破壞植物組織的程度，否則，細(xì)胞受損害，對病原微生物的抵抗力大減，也易腐爛損壞。2本文檔共70頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分（二）氧氣

1.氧氣影響呼吸速率和呼吸性質(zhì)；2.為什么植物不能長時間忍受無氧呼吸？（1）無氧呼吸產(chǎn)生酒精。酒精使細(xì)胞質(zhì)的蛋白質(zhì)變性；（2）能量消耗過多。因?yàn)闊o氧呼吸利用每mol葡萄糖產(chǎn)生的能量很少，相當(dāng)于有氧呼吸的百分之幾，植物要維持正常生理需要，就要消耗更多的有機(jī)物，這樣，植物體內(nèi)養(yǎng)料耗損過多；（3）沒有丙酮酸氧化過程，需要中間產(chǎn)物形成的物質(zhì)就無法繼續(xù)合成。3本文檔共70頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分（三）二氧化碳

1.濃度高抑制呼吸。2.高濃度二氧化碳抑制呼吸這個原理可利用于貯藏果蔬。（四）機(jī)械損傷

機(jī)械損傷會顯著加快組織的呼吸速率（1）是原來氧化酶與其底物在結(jié)構(gòu)上是隔開的，機(jī)械損傷使原來的間隔破壞，酚類化合物就迅速地被氧化；（2）是機(jī)械損傷使某些細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚M織狀態(tài)，以形成愈傷組織去修補(bǔ)傷處，這些生長旺盛的生長細(xì)胞的呼吸速率比原來休眠或成熟組織的呼吸速率快得多。4本文檔共70頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分綠色植物吸收太陽光能,同化CO2和H2O,制造有機(jī)物并釋放O2的過程。

光

CO2+H2O*（CH2O)+O2*

葉綠體一、光合作用概念5本文檔共70頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分（一）是自然界巨大的物質(zhì)轉(zhuǎn)換站（二）是自然界巨大的能量轉(zhuǎn)換站（三）凈化環(huán)境，維持大氣O2、CO2

平衡全球范圍CO2的升高，會產(chǎn)生溫室效應(yīng)（四）在生物進(jìn)化上的意義*

好氧生物的出現(xiàn)

*生物由海洋進(jìn)入陸地二、光合作用意義6本文檔共70頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分三、葉綠體（一）、葉綠體的發(fā)育前質(zhì)體質(zhì)體白色體葉綠體黃化質(zhì)體有色體葉綠體有色體7本文檔共70頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分切開的葉綠體葉綠體膜基?；|(zhì)基粒類囊體基質(zhì)類囊體（二）、葉綠體結(jié)構(gòu)8本文檔共70頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分9本文檔共70頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分四光合色素及其性質(zhì)葉綠素類胡蘿卜素藻膽素——高等植物藻類chla、chlb、chlc、chld胡蘿卜素、葉黃素藻紅素、藻藍(lán)素10本文檔共70頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

chlb此處以-CHO代替-CH3

CH2CHH

CH3CH3C

Ⅰ

Ⅱ

CH2-CH3

NNH-C

Mg

C-H

NNH3C

ⅢⅣ

CH3

HC

HⅤ

CH2HCC=OCH2C-O-CH3

C=OOO

C2OH39

葉綠素a的結(jié)構(gòu)式1.葉綠素11本文檔共70頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分葉綠素的提取研磨法提取光合色素12本文檔共70頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分卟啉環(huán)中的鎂可被H+所置換。當(dāng)為H＋所置換后，即形成褐色的去鎂葉綠素。去鎂葉綠素中的H＋再被Cu2+取代，就形成銅代葉綠素，顏色比原來的葉綠素更鮮艷穩(wěn)定。根據(jù)這一原理可用醋酸銅處理來保存綠色標(biāo)本。銅代葉綠素反應(yīng)向葉綠素溶液中放入兩滴5％鹽酸搖勻，溶液顏色的變?yōu)楹稚?，形成去鎂葉綠素。當(dāng)溶液變褐色后，投入醋酸銅粉末，微微加熱，形成銅代葉綠素13本文檔共70頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分2.類胡蘿卜素3橙黃色黃色類胡蘿卜素都不溶于水,而溶于有機(jī)溶劑。14本文檔共70頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

葉綠素功能（1）絕大部分chla和全部chlb、c、d具有收集并傳遞光能的作用（2）少數(shù)特殊chla具有將光能轉(zhuǎn)為電能作用

類胡蘿卜素功能（1）輔助吸收光能（2）保護(hù)葉綠素免受光氧化破壞

藻膽素功能

輔助吸收光能15本文檔共70頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分吸收光譜----葉綠體色素吸收部分光質(zhì)后，在光譜上出現(xiàn)的暗帶。

*地面上太陽光：300nm~2600nm*可見光：390nm~770nm（紅橙黃綠青藍(lán)紫）*用于光合作用光：400nm~700nm光合色素的光學(xué)性質(zhì)16本文檔共70頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分（1）葉綠素吸收光譜

最大吸收區(qū)：紅光區(qū)640~660nm（特有）

藍(lán)紫光區(qū)430~450nm

150

chlb

消100660光

chla

系50643

數(shù)mmol-1.cm-1

50

O400500600700(λ/nm)

葉綠素a和b的顏色？17本文檔共70頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

150

chlb

消100660光

chla系50643

數(shù)mmol-1.cm-150

O400500600700(λ/nm)

Chla和Chlb在乙醇溶液中的吸收光譜陰生植物與陽生植物相比chla含量高還是chlb含量高？18本文檔共70頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分（2）類胡蘿卜素吸收光譜

最大吸收區(qū)域：藍(lán)紫光區(qū)（3）藻膽素吸收光譜

藻藍(lán)素吸收峰：橙紅區(qū)藻紅素吸收峰：綠光區(qū)、黃光區(qū)19本文檔共70頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

E2

第二單線態(tài)（250KJ)

放

熱

第一單線態(tài)(179KJ)

能

藍(lán)放量光紅熱

吸光

三線態(tài)收吸

（125KJ）E1

收

熱

熱

熒磷

光光

EO

基態(tài)葉綠素的熒光和磷光現(xiàn)象20本文檔共70頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分熒光——第一單線態(tài)回到基態(tài)時發(fā)出的光，壽命短，10-8~10-9

S，強(qiáng)度大。磷光——三線態(tài)回到基態(tài)時發(fā)出的光，壽命較長，10-2~10-3S，強(qiáng)度小，為熒光的1%。21本文檔共70頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分光+CO2O2+CH2O低滲光+Fe3+O2Hill反應(yīng)離心光合膜基質(zhì)完整葉綠體破損葉綠體光+Fe3+O2CO2CH2O證實(shí)葉綠體中CO2同化和光合放氧反應(yīng)部位的實(shí)驗(yàn)22本文檔共70頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

原初反應(yīng):光反應(yīng)電子傳遞

（基粒片層）光合磷酸化

C3途經(jīng)暗反應(yīng)

C4途經(jīng)碳同化

（葉綠體基質(zhì)）

CAM途徑四、光合作用的步驟光能（光子）→電能（高能電子）光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換電能（高能電子）→活躍化學(xué)能（ATP、NADPH）活躍化學(xué)能→穩(wěn)定化學(xué)能（碳水化合物等）23本文檔共70頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分光合單位聚光色素作用中心作用中心色素原初電子受體(A)原初電子供體(D)只能吸收和傳遞光能的色素分子（包括大部分chla、全部chlb、胡蘿卜素和葉黃素、藻紅素和藻藍(lán)素）。引起光化學(xué)反應(yīng)的少數(shù)特殊狀態(tài)的ChlaP680

P70024本文檔共70頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分25本文檔共70頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分包括光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換。26本文檔共70頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

原初反應(yīng):光反應(yīng)電子傳遞

（基粒片層）光合磷酸化

C3途經(jīng)暗反應(yīng)

C4途經(jīng)碳同化

（葉綠體基質(zhì)）

CAM途徑四、光合作用的步驟光能（光子）→電能（高能電子）光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換電能（高能電子）→活躍化學(xué)能（ATP、NADPH）活躍化學(xué)能→穩(wěn)定化學(xué)能（碳水化合物等）27本文檔共70頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分中心色素1、原初反應(yīng)28本文檔共70頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分紅降——在大于68０nm的單一紅光（遠(yuǎn)紅光區(qū)）下，光合作用的量子效率下降的現(xiàn)象。雙光增益效應(yīng)——在波長大于68０nm（７００）的遠(yuǎn)紅光條件下，再補(bǔ)加波長小于６８０nm的紅光，這兩種波長的光協(xié)同作用大大增加光合效率的現(xiàn)象。光合作用兩個光系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)2、電子傳遞29本文檔共70頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分30本文檔共70頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分PSIPSⅡTyr酪氨酸殘基去鎂葉綠素質(zhì)體醌PC（質(zhì)體藍(lán)素）PCAo（特化的葉綠素a分子）鐵氧還蛋白31本文檔共70頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分需光能來推動（P680---P680*，P700---P700*）每傳遞4個電子分解2分子H2O，需吸收8個光量子，釋放1個O2，還原2個NADP+，同時運(yùn)轉(zhuǎn)8個H+進(jìn)入類囊體腔，其中4個來自水的光解，另外4個由“PQ穿梭”完成。P216電子傳遞鏈的特點(diǎn)32本文檔共70頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分示循環(huán)及非循環(huán)電子傳遞圖33本文檔共70頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分定義：葉綠體在光下將ADP和Pi轉(zhuǎn)化為ATP過程類型：非環(huán)式光合磷酸化：在基粒片層進(jìn)行2ADP+2Pi+2NADP++2H2O2ATP+2NADPH+2H++O2循環(huán)式光合磷酸化：在基質(zhì)片層進(jìn)行，補(bǔ)充ATP不足

ADP+PiATP3、光合磷酸化光光34本文檔共70頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分ATP合酶35本文檔共70頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分（一）C3途徑CO2受體是一種戊糖（核酮糖二磷酸RUBP）CO2被固定形成的最終產(chǎn)物是三碳化合物，故稱C3途徑卡爾文等在50年代提出的，故稱卡爾文循環(huán)（Calvin循環(huán)）C3途徑分三個階段：羧化（固定）、還原、再生4、光合作用的碳同化36本文檔共70頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

1羧化階段CH2OPC=O

Rubisco

CH2O

P

COOHHCOH+CO2+H2OHCOH+HCOHHCOHCOOHCH2OPCH2OP

RuBP2分子PGA

C3途徑3-磷酸甘油酸核酮糖二磷酸37本文檔共70頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分2還原階段

O

COOHMg2+C-OPHCOH+ATPHCOH+ADPCH2OPCH2OP

PGADPGA

OC-OPCHOHCOH+NADPH+H+HCOH+NADP++Pi

CH2OPCH2OP

DPGAPGAld

1、3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛38本文檔共70頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分由PGAld（GAP）經(jīng)一系列轉(zhuǎn)變重新合成RUBP的過程3、再生階段39本文檔共70頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分CO2最初受體是RuBP，固定CO2最初產(chǎn)物PGA，最初形成糖是PGAld總反應(yīng)式：3CO2+3H2O+3RuBP+9ATP+6NADPH→PGAld+6NADP++9ADP+9Pi總結(jié)40本文檔共70頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分玉米水稻維管束鞘葉綠體C4植物與C3植物葉片解剖結(jié)構(gòu)的差異葉肉細(xì)胞厚壁細(xì)胞（二）C4途徑41本文檔共70頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分1羧化：葉肉細(xì)胞中，PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）羧化酶作用，固定CO2為草酰乙酸OAA，后形成四碳二羧酸（Mal或Asp)，（蘋果酸或天冬氨酸）反應(yīng)歷程：四個階段42本文檔共70頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

2轉(zhuǎn)移：C4酸通過胞間連絲轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞內(nèi).

3脫羧與還原：鞘細(xì)胞中，C4酸脫羧放出CO2形成C3酸，CO2進(jìn)入C3途徑還原為光合產(chǎn)物。4再生：脫羧形成的C3酸(丙酮酸或丙氨酸)轉(zhuǎn)運(yùn)回葉肉細(xì)胞，再生成CO2的受體PEP。C4反應(yīng)歷程43本文檔共70頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分44本文檔共70頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分玉米水稻維管束鞘葉綠體C4植物與C3植物葉片解剖結(jié)構(gòu)的差異葉肉細(xì)胞厚壁細(xì)胞45本文檔共70頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分1、CO2最初受體是PEP2、最初產(chǎn)物四碳二羧酸OAA3、在兩種細(xì)胞器中完成：葉肉細(xì)胞、鞘細(xì)胞4、起“CO2”泵作用，不能將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘荂4途徑特點(diǎn)46本文檔共70頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

1、CAM植物解剖學(xué)、生理學(xué)特點(diǎn)

（1）解剖學(xué)特點(diǎn)：景天、仙人掌，菠蘿，落地生根（2）生理學(xué)特點(diǎn)：

*氣孔夜間開放，吸收CO2，白天關(guān)閉

*綠色細(xì)胞有機(jī)酸含量夜間上升，白天下降

*細(xì)胞淀粉含量夜間下降，白天上升（三）CAM途徑（景天科酸代謝途徑）47本文檔共70頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分2CAM途徑化學(xué)歷程：夜晚

CH2

PEP羧化酶

COOHC=OP+CO2+H2OCH2

COOHC=OCOOHPEP磷酸烯醇式丙酮酸OAA草酰乙酸COOHMal脫氫酶

COOHCH2+NAD(P)H+H+C=O+NAD(P)+HCOHHCOHCOOHCOOHOAAMal蘋果酸48本文檔共70頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

白天：

COOH依賴NAD

COOHCH2+NAD(P)+

蘋果酸酶

C=O+NAD(P)H+H++CO2HCOHCOOHCOOH

MalPyr丙酮酸

PEPC3途徑49本文檔共70頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分相同點(diǎn)：

都有羧化和脫羧兩個過程都只能暫時固定CO2，不能將CO2還原為糖

CO2最初受體是PEP，最初產(chǎn)物是OAA

催化最初羧化反應(yīng)的酶是PEP羧化酶不同點(diǎn)：C4途徑羧化和脫羧在空間上分開羧化——葉肉細(xì)胞、脫羧——鞘細(xì)胞CAM途徑羧化和脫羧在時間上分開

羧化——夜晚、脫羧——白天3CAM途徑與C4途徑比較50本文檔共70頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分51本文檔共70頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分52本文檔共70頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分53本文檔共70頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分54本文檔共70頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分光呼吸一、概念

*光呼吸—植物綠色細(xì)胞依賴光照，吸收O2釋放CO2的過程。*高光呼吸植物—具有明顯的光呼吸。如小麥、大豆、煙草等C3植物。*低光呼吸植物—光呼吸很微弱，幾乎檢測不出來。如高粱、玉米、甘蔗、狗尾草、馬齒莧、羊草等C4植物。55本文檔共70頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分二、光呼吸的生化歷程Rubisco

2

3-磷酸甘油酸RUBP

3-磷酸甘油酸+2-磷酸乙醇酸

H2O

乙醇酸磷酸O2CO2關(guān)鍵酶：1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（雙功能）光合作用光呼吸56本文檔共70頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期二\13點(diǎn)26分

RuBP

O2

葉綠體PGA

磷酸乙醇酸

ADPH2OATPPi

甘油酸乙醇酸甘油酸過氧化物酶體乙醇酸

NAD+

O2NADHH2O2→H2O+1/2O2

羥基丙酮酸乙醛酸

GluKGT

絲氨酸甘氨酸

絲氨酸線粒體