光合作用
光合作用的总方程式
6CO2+6H2O2➡️(C6H12O6 )+O2
光合作用的特点
水被氧化为分子态氧
CO2被还原到糖水平
同时发生日光能的吸收、转化和贮藏
光合作用的意义
把无机物变为有机物—“绿色工厂”
把光能转化变为化学能—“绿色能量转换站”
维持大气中O2和CO2的相对平衡—“环保天使”
氧化还原反应
叶绿体和光合叶绿素
叶绿体
叶绿体的结构
被膜(双层)
基质(间质)
主要成分是可溶性蛋白质及其他代谢活跃的物质
羧化酶约占可溶性蛋白质的50%
内囊体(片层)
使捕光机构密集,提高捕光能力,加速光反应
胶酶密集排列,利于光合作用高效进行
叶绿体的运动
随原生质环流运动
随光照方向和强度而运动
光合色素
叶绿素
叶绿素a
蓝绿色
少数叶绿素a是反应中心色素(光能—电能),大多数叶绿素和全部的叶绿素b为天线色素(吸收光、传递光)
叶绿素b
黄绿色
在红光区(640—660nm)和蓝光区(430—450nm)有最强吸收。叶绿素对绿光吸收最少。
荧光现象
叶绿素溶液在投射光下呈绿色,而在反射光下呈红色的现象
叶绿素从第一单线态回到基态所发射的光
磷光
叶绿素从三线态回到基态所发射的光
类胡萝卜
胡萝卜素
橙黄色
叶黄素
黄色
在蓝紫光区(400—500nm)有最强的吸收。
功能
皂化反应
镁可被铜氢等置换
分离叶绿类和类胡萝卜素
置换反应
镁可被铜氢等置换
H+取代Mg+(去镁叶绿素)
Ca+取代H+(铜取代叶绿素)
影响叶绿素合成的因素
光
温度
矿质元素
水
氧
遗传因素的控制
光合作用的机理
原初反应
光能的吸收
光能的传递
光能的转换
双光增效效应:远红光与红光同时照射促进光合速率增加的现象
红降:大于685nm的远红光照射使光合速率下降的现象
光能➡️电能
子主题 4
电子传递与光合磷酸化
最终电子供体➡️H2O
电子传递推进器➡️PSI,PSII
最终电子受体➡️NADP+
光合电子传递类型
非环式电子传递
环式电子传递
假环式电子传递
碳同化
定义:叶绿体在光下合成ATP的过程
类型:环式光合磷酸化:只生成ATP
假环式光合磷酸化:既放氧,又吸氧,有ATP生成
C3途径
反应场所:叶绿体的基质中
CO2的受体:RUBP(核酮糖-1,5-二磷酸或二磷酸核酮糖
过程
羧化反应
还原反应
再生反应
产物
RGA(3-磷酸甘油酸)
GAP(磷酸丙糖)
C4途径
CO2受体:PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)
催化反应的酶:PEPC(PEP羧化酶)
最初产物:OAA(草酰乙酸)
单独C4途径不能形成光合化合物
景天酸代谢途径
晚上:气孔开放 白天:气孔关闭
影响光合作用的因素
光照
光补偿点
同一叶片在同一时间内,光合速率与呼吸速率相等时的光强度
光饱和点
光合速率开始达到最大值时的光照强度
C4植物的光饱和点高于C4植物
CO2
CO2补偿点:当光合速率与呼吸速率相等时外界环境中的CO2浓度
CO2饱和点:光合速率开始达到最大值时的CO2浓度
温度
最适温度下,光合速率最大
水分
矿物质
光合速率日变化
光合作用与作物生产
提高光合能力
增加光合面积
延长光合时间
减少有机物的消耗
提高经济系数(收获系数)