第二节关注生物技术.doc

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1、光合作用的产物大多数植物的光合作用产物为淀粉，但芭蕉科植物的绿色细胞中不含淀粉而含油类，其他多数单子叶植物的光合作用只产生糖类。光合作用的直接生成物因种而异，大多数情况下为糖类，有的为多聚糖（淀粉），有的为双糖（蔗糖），也有的为单糖（葡萄糖和果糖）。至于单糖中葡萄糖与果糖哪种为直接生成物，还有争论；当前大多数学者都赞同葡萄糖为直接生成物的学说。产生淀粉的叶与叶柄脱离后，如浮于数种糖液，在黑暗处能使糖转变为淀粉。这种在黑暗处能转变为淀粉的糖，为乳糖、麦芽糖、蔗糖及葡萄糖（乳糖是由一分子半乳糖和一分子葡萄糖结合而成、麦芽糖由两分子葡萄糖构成、蔗糖则是由一

2、分子果糖和一分子葡萄糖结合而成）。光合作用产物的种类还与光照强度、和浓度、叶片年龄和光质等因素有关。叶片年龄对产物的影响：成熟的叶片主要形成糖类，幼嫩的叶片除了形成糖类外，还产生蛋白质。光质对叶片光合作用产物的影响：在红光下大量形成糖类，蛋白质生成很少；在蓝光下叶片光合作用的产物中蛋白质增加较多。光合作用的副产物按光合作用简单的反应式（6+6→+6），其过程中产生氧气，并扩散至大气中。我们称氧气为副产品，因为氧气是制造淀粉时附带产生的。地球大气中存有的氧气绝大多数是通过绿色植物的光合作用产生的，这些氧气除了满足绿色植物利用外，也满足其他生物生命活动的

3、需要。将植物沉浸于水内，并在日光中照射，则绿色植物进行光合作用时所产生的气体形成气泡上升。淡水中的丝状藻类经过日光照射后，因气泡的聚集可使藻体浮至水面。如以一玻璃漏斗覆于水中的藻类或水生的植物上，使漏斗颈中充满水，继将其颈封闭可收集植物所放出的气体，待气体收集至相当容量时，开启其封闭的颈，以燃烧的木片试之，则木片燃烧旺盛，这证明其气体中含有大量的氧气。二氧化碳同化的场所、途径和本质碳同化场所：二氧化碳同化包括二氧化碳的固定和还原，是在光合作用的暗反应阶段完成的。暗反应过程在叶绿体的基质中进行，有多种酶参与催化一系列复杂的生物化学反应。碳同化途径：高等

4、植物的二氧化碳光合同化的生化途径有：卡尔文循环、C4途径和景天科酸代谢途径三种。其中卡尔文循环为最基本的途径，具有合成淀粉等产物的能力，其他两种只能起固定、转运二氧化碳的作用，单独不能形成淀粉等产物。碳同化本质：从能量转换角度看，碳同化是将ATP和NADPH中活跃的化学能转换为贮存在糖类物质中的稳定的化学能的过程；从物质生产角度看，占植物体干重90%以上的有机物质，是通过碳同化形成的。卡尔文循环(C3途径)20世纪50年代，卡尔文和本森利用小球藻研究暗反应。他们在一个玻璃器皿中装上培养物，加入放射性的碳酸氢盐。改变间隔的时间以后，他们把混合物的样品转

5、移到酒精中。酒精杀死细胞并且阻止酶的活动。然后他们利用色谱法和放射自显影技术鉴定由碳酸氢盐中的14C所合成的物质。他们发现14C非常快地被结合到各种物质中，包括氨基酸和糖类物质。但是，在杀死细胞以前，他们把时间削减到5s，主要产物是一种三碳糖化合物，叫做磷酸甘油酸（PGA）。他们发现，在卡尔文循环中首先被还原成PGA。同化、还原的起始步骤是在1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的作用下，同1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）化合形成六碳化合物。该六碳化合物存在时间短暂，随即水解成两个3-磷酸甘油酸分子。磷酸甘油酸通过消耗ATP形成1,3-二磷酸甘油酸，1,3-二磷

6、酸甘油酸接受NADPH的氢原子和电子产生了3-磷酸甘油醛，随后14C即出现在六碳糖和淀粉中，RuBP再生继续参与卡尔文循环。暗反应的C4途径当环境中浓度低于5.0×时，光合作用的C3途径就要停止。C4途径使一些绿色植物在环境中浓度只有5.0×时，仍然生机盎然。在C4途径中，固定的最初产物是由三种四碳的二羧酸所组成的混合物，即草酰乙酸、苹果酸、天冬氨酸。四碳的二羧酸在酶的作用下，分解产生游离的和丙酮酸，丙酮酸再利用ATP的分解，形成磷酸烯醇丙酮酸，磷酸烯醇丙酮酸可再次同新的结合，形成C4产物。磷酸烯醇丙酮酸羧化酶的催化效率极高，能催化进入叶内的极少量的

7、和磷酸烯醇丙酮酸反应，形成草酰乙酸（草酰乙酸降解生成苹果酸和天冬氨酸）。四碳酸分解释放出游离的为C3途径的RuBP羧化酶系统所接受，参加了C3循环。C4植物利用C4循环和C3循环密切配合，能够抵御严酷的不良环境。C4植物叶的特定结构保证了C4循环和C3循环密切配合。C4植物叶脉周围的维管束鞘细胞外，有叶肉细胞包围，进入叶肉细胞间隙的，参加了叶肉细胞的C4循环，通过C4循环在维管束鞘细胞中释放的，参加C3循环。增加CO2浓度的方法温室中和露天都可以利用人工的方法增加空气中浓度，使作物增加产量。用人工的方法增加空气中的含量，称为"施肥"。室外一般在土壤中

8、加厩肥、泥炭、混合肥料及无机肥料（如碳酸氢铵既能提供氮素又能提供），依靠微生物的活动使有机物分解，在土壤中产