第三章农学ppt课件.ppt

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1、作物光合作用与产量形成第三章第一节作物对光能的利用一、作物与光能1.光合作用的基本过程光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并且释放O2的过程。光能CO2+H2O————→（CH2O）+O2绿色细胞无机物转变成有机物的主要途径太阳能转变成稳定的化学能的主要途径维持大气中氧气和CO2的平衡，保护环境作物产量构成的主要因素①原初反应②电子传递和光合磷酸化③碳同化H2OO2[H]ADP+PiATPCO22C3C5(CH2O)糖类蛋白质脂肪光反应暗反应光反应暗反应场所叶绿体的类囊体膜上叶绿体的基质上条件光、色素、酶酶过

2、程原初反应、电子传递和光合放氧、光合磷酸化CO2同化基本内容光能的吸收传递和转换、H2O的光解、氧的释放、电子传递、NADPH的形成、ATP的产生CO2固定还原、碳水化合物等有机物的形成能量转移光能电能电能活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能联系光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应产生ADP和Pi为光反应提供原料光反应和暗反应的比较2.叶绿体和光合色素叶绿体的基本结构叶绿体被膜(chloroplastenvelope)基质(stroma)类囊体(thylakoid)类囊体膜是光合膜类囊体膜的蛋白质复合体参与了光能吸收、传递与转化、电子传递、H+输送以

3、及ATP合成等反应。由于光合作用的光反应是在类囊体膜上进行的，所以称类囊体膜为光合膜。光合色素的结构和性质叶绿素是双羧酸的酯：Ⅰ环羧基被甲醇所酯化Ⅳ环羧基被叶绿醇所酯化叶绿素a与b的不同处：叶绿素a的第Ⅱ吡咯环上一个甲基(-CH3)被醛基(-CHO)所取代。a比b多两个氢少一个氧。叶绿素结构含有由中心原子Mg连接四个吡咯环的卟林环结构和一个使分子具有疏性长的碳氢链。1.叶绿素使植物呈现绿色的色素。叶绿素a叶绿素b叶绿素c叶绿素d高等植物藻类细菌叶绿素——叶绿素光合细菌2.类胡萝卜素类胡萝卜素包括胡萝卜素(C40H56)和叶黄素(C40H56O2)两种。由

4、8个异戊二烯形成的四萜，含有一系列的共轭双键，分子的两端各有一个不饱和的取代的环己烯。3(紫罗兰酮环)环己烯橙黄色黄色胡萝卜素呈橙黄色，有α、β、γ三种同分异构体，其中以β-胡萝卜素在植物体内含量最多。叶黄素呈黄色，是由胡萝卜素衍生的醇类，通常叶片中叶黄素与胡萝卜素的含量之比约为2:1。一般来说，叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约为3∶1，所以正常的叶子总呈现绿色。秋天或在不良的环境中，叶片中的叶绿素较易降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。类胡萝卜素总是和叶绿素一起存在于高等植物的叶绿体中，此外也存在于果实、花冠、花粉、柱头等器官的有色

5、体中。类胡萝卜素都不溶于水,而溶于有机溶剂。深秋树叶变黄是叶中叶绿素降解的缘故3.天线色素与反应中心色素反应中心色素参与光化学反应，它不仅能捕获光能，还能将光能转换成电能处于光系统中反应中心部分叶绿素a分子例如光系统Ⅰ和光系统Ⅱ反应中心中特殊配对的叶绿素a分子。天线色素或聚(集)光色素不能参与光化学反应，起吸收和传递光能的作用，大多数的叶绿素a、全部的叶绿素b、类胡萝卜素以及藻胆素无论是天线色素还是反应中心色素，它们只有与蛋白质结合组成色素蛋白复合体后才能行使其功能。640～660nm的红光430～450nm的蓝紫光叶绿素a在红光区的吸收峰比叶绿素b的高

6、，蓝紫光区的吸收峰则比叶绿素b的低。阳生植物叶片的叶绿素a/b比值约为3∶1，阴生植物的叶绿素a/b比值约为2.3∶1。对橙光、黄光吸收较少，对绿光的吸收最少。叶绿素吸收光谱有两个强吸收峰区植物体内不同光合色素对光波的选择吸收是植物在长期进化中形成的对生态环境的适应，这使植物可利用各种不同波长的光进行光合作用。类胡萝卜素和藻胆素的吸收光谱类胡萝卜素吸收带在400～500nm的蓝紫光区，基本不吸收黄光，从而呈现黄色。藻蓝素吸收最大值是在橙红光部分。藻红素吸收最大值是在绿光部分。二、作物的光合特点光合作用的光反应为CO2同化提供了同化力即腺苷三磷酸ATP和还

7、原型辅酶Ⅱ即NADPH，而CO2同化才是最终将简单的无机物转化为作物有机物的过程。从能量转换角度来看，CO2同化是将同化力中活跃的化学能转换为贮存在糖类有机物中稳定的化学能，在较长时间满足作物生命活动的需要；从物质生产角度来看，占作物干物质质量90%以上的有机物质，都是通过碳素同化形成的。高等植物的CO2同化有3条途径，即C3途径、C4途径和景天科酸代谢途径(CAM途径)。常见的作物主要有C3或C4途径。只有C3途径的作物主要有稻、麦类、棉花、豆类、薯类、油菜等，这类植物被称为C3植物。既有C3途径也有C4途径的作物主要有玉米、高粱、甘蔗、谷子等，这类植

8、物被称为C4植物。羧化阶段还原阶段还原阶段3-磷酸甘油醛DHAP异构酶二磷酸醛缩