植物生长与环境4.ppt

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1、项目四植物的物质代谢1任务一植物的光合作用及应用2任务二植物的呼吸作用及应用3任务三植物体内有机物的代谢、运输与分配2任务一植物的光合作用及应用植物的光合作用光合作用是地球上规模最大的把太阳能转变为可贮存的化学能的过程，也是规模最大的将无机物合成有机物和从水中释放氧气的过程。它是生物界获得能量、食物以及氧气的根本途径，故被称为“地球上最重要的化学反应”。31.光合作用的概念光合作用是绿色植物利用光能，将二氧化碳和水合成有机物质，释放氧气，同时把光能转变为化学能贮藏在所形成的有机物中的过程。常以下面反应式表示CO2+H2O(CH2O)+O2绿色植物光能式中（CH2O）代表碳水

2、化合物，光合作用的原料是二氧化碳和水，动力是光能，叶绿体是进行光合作用的场所，碳水化合物和氧气是光合作用的产物。42.光合作用的生理意义（1）把无机物转变成有机物（2）将太阳能转化为可贮存的化学能（3）维持大气中氧和二氧化碳的平衡53.光合作用的主要过程光合作用的实质是将光能转变成化学能光合作用的产物有碳水化合物、有机酸、氨基酸、蛋白质等根据能量转变的性质，可将光合作用分为三个阶段光能的吸收、传递和转换成电能，主要由原初反应完成电能转变为活跃的化学能，由电子传递和光合磷酸化完成活跃的化学能转变为稳定的化学能，由碳同化进行6反应阶段光反应暗反应反应步骤原初反应电子传递和光合磷

3、酸化碳同化阶段（CO2的固定）能量转变部位叶绿体的类囊体膜上叶绿体的基质中能量转变形式光能（光量子）转变为电能(电子)电能转变为活跃的化学能活跃的化学能转变为稳定的化学能（糖类）形成产物氧气、ATP和NADPH2葡萄糖、蔗糖、淀粉表4-1光合作用中各种能量转变情况7原初反应和光合磷酸化在叶绿体的基粒片层上进行，需在有光条件下进行，又称光反应碳同化过程可以在光下，也可在黑暗中进行，称为暗反应，它是在叶绿体的基质中进行图4-1光反应和暗反应8（1）原初反应——指叶绿素色素分子对光能的吸收、传递与转换过程，发生在叶绿体的类囊体膜上，由光合单位完成，与温度无关。原初反应包括色素对光

4、能的吸收光能在色素分子之间传递受光激发的叶绿素分子引起的电荷分离9光合单位是指结合在类囊体膜上进行光合作用的最小结构单位，由聚光色素系统和反应中心组成。反应中心由反应中心色素（P）、原初电子受体（A）和原初电子供体（D）组成。一个光合单位约由250-300个聚光色素分子组成，反应中心色素分子占1/250-1/300。原初反应是连续不断地进行的，必须经过一系列电子传递体传递电子，从最初电子供体到最终电子受体。高等植物最终电子供体是水，最终电子受体是NADP+。10图4-2电子传递示意图（2）电子传递和光合磷酸化经过原初反应，反应中心色素分子产生的高能电子经过一系列的电子传递，

5、一方面引起水的光解释放氧气和NADP+还原；另一方面产生跨类囊体膜的质子动力势，促进光合磷酸化形成ATP，把电能转化为活跃的化学能。11高等植物的光合作用由2个光系统组成，分别称为光系统Ⅰ（PSⅠ）和光系统Ⅱ（PSⅡ），它们都由各自的辅助色素、作用中心色素等组成。在叶绿体中两个光系统中发生光化学反应时，则是通过一系列的电子传递体将它们串联在一起，这条光反应的电子传递链称为光合链在电子传递过程中，一部分高能电子的能量被释放，其中一些能量推动ADP转化为ATP，称之为光合磷酸化作用。通过原初反应和电子传递便完成光能的转化过程，并贮存于ATP和NADPH2中，从而为二氧化碳同化、

6、形成糖类创造了条件，因此ATP和NADPH2，也称为同化力。123）碳同化植物利用光反应中形成的NADPH和ATP将二氧化碳转化为稳定的碳水化合物的过程，称为二氧化碳同化或碳同化。①C3途径(卡尔文循环)二氧化碳的接受体是二磷酸核酮糖（RuDP）RuDP接受二氧化碳后，很快分解为磷酸甘油酸（PGA）PGA在同化力的作用下，再经一系列的变化形成葡萄糖、蔗糖和淀粉，另一些物质又转化为RuDP继续参加循环13图4-3C3途径14②C4途径二氧化碳接受体是磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），生成的第一个产物是草酰乙酸和苹果酸等以后草酰乙酸或苹果酸脱掉二氧化碳转化为丙酮酸，又进一步转化为PE

7、P继续循环下去脱掉的二氧化碳则进入C3途径而被固定。从而C4循环为C3循环提供了碳源15图4-4C4途径16凡在光合作用中，仅以卡尔文循环来同化碳素，最初产物是三碳化合物（3-磷酸甘油酸），这种反应途径，称C3途径；循着这条途径进行光合作用的植物，称为C3植物凡在光合作用中，除了卡尔文循环以外，还有以四碳化合物（草酰乙酸）为最初产物的途径，称为C4途径，这类植物为C4植物由于C4途径比C3途径多了一个固定二氧化碳的循环，同时PEP羧化酶对二氧化碳的亲和力比RuDP羧化酶活性高50-60倍，因此第一个循环就为第二个循