光合作用介绍.ppt

7 光合作用 7.1 光合作用的基本概念及早期研究 光合作用的早期研究 1642年 比利时科学家 Helmont 7.3 光的性质与叶绿素 光是一种电磁波 粒子性质 光子的能量与其波长成反比 紫光波长最短，能量最大；红光波长较长，能量小 日光经过棱镜折射，形成连续不同波长的光，即可见光谱 7.6 暗反应（卡尔文循环）与葡萄糖的形成 12NADPH+12H++18ATP+6CO2 C6H12O6+12NADP++18ADP+18Pi 氧化磷酸化和光合磷酸化的比较 光反应小结： 叶绿素吸收光能并将光能转化为电能，即造成从叶绿素分子起始的电子流动； 在电子流动过程中，通过氢离子的化学渗透，形成了ATP，电能被转化为化学能； 一些由叶绿素捕获的光能还被用于水的裂解，又称为水的光解，氧气从水中被释放出来； 电子沿传递链最终达到电子受体NADP+，形成了还原型的NADPH，电能又再一次被转化为化学能，并储存于NADPH中； 光系统I中激发的电子可以有两种去向：一是按非环路电子流途径经过一系列的载体进行传递，最后使催化NADP＋还原为NADPH；二是环路磷酸化途径，无NADPH和O2形成。 暗反应:是指叶绿体利用光反应产生的NADPH和ATP的化学能，使CO2还原成糖的过程。不再需要光的参与，是在叶绿体基质中进行。此过程中不断消耗ATP和NADPH，固定CO2形成葡萄糖，最早是20世纪50年代初由美国科学家M Calvin 及其同事们阐明，所以也称为卡尔文循环（Calvin cycle)。 卡尔文循环分为三个阶段：即羧化阶段(CO2固定) 、还原阶段和更新（再生）阶段。 A Phase 3: Regeneration Phase 1: Carbon Fixation Phase 2: Reduction 3－磷酸甘油酸 3－磷酸甘油醛 1,5-二磷酸核酮糖 羧化阶段(CO2固定) CO2必须经过羧化阶段固定成羧酸，然后才被还原；1，5－二磷酸核酮糖（RuBP）是 CO2的受体，经不稳定的6C中间产物，裂解成3－磷酸甘油酸； 还原阶段 从3－磷酸甘油酸（PGA, 3-PG）到3－磷酸甘油醛(PGAL，G3A)的过程，此时，光合作用的贮能过程也就完成了。ATP和NADPH主要在这一阶段被利用。 3－磷酸甘油醛等三碳糖可在叶绿体中合成淀粉，也可透出叶绿体，在细胞质中合成蔗糖； 更新（再生）阶段 利用已经形成的3－磷酸甘油醛经过一系列的转变，再形成RuBP的过程。RuBP又可以参加反应，固定新的CO2分子。 光合作用需要光，但不是光合作用中任何过程都需要光。光合作用是光反应和暗反应的综合过程，但光合作用必须有光才能起始。 从能量的角度可将光合作用分为三大步骤：1）光能的吸收、传递和转换（通过原初反应完成）；2）电能转变为活跃的化学能（通过电子传递和光合磷酸化完成）；3）活跃的化学能转变为稳定的化学能（通过碳同化完成）。第一、二个大步骤属于光反应；第三大步骤属于暗反应。 光合作用小结： C3途径(C3 pathway)：CO2受体为二磷酸核酮糖（RuBP），最初产物为3-磷酸甘油酸(PGA)，一种三碳化合物。如大豆、燕麦、小麦、水稻等属于C3植物 。 C4途径(C4 pathway)：亦称哈奇-斯莱克(Hatch-Slack)途径，它与Calvin 循环联系在一起，CO2受体为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），最初产物为草酰乙酸(OAA)，它是含有4个碳原子的二羧酸。如玉米、甘蔗、高梁等属于C4植物（这些植物先在叶肉细胞中利用C4途径将CO2固定成4C化合物，然后这些化合物被运送到微管束鞘细胞，在那里进行卡尔文循环）。 C3途径和C4途径 * * 7.1 光合作用的基本概念及早期研究 7.2 光合自养生物是生物圈的生产者 7.3 光的性质与叶绿素 7.4 叶绿体结构与功能定位 7.5 光系统与光反应 7.6 暗反应与葡萄糖的形成 内容 光合作用的基本概念 绿色植物吸收太阳能，同化二氧化碳，并利用水及一些简单的无机物，制造有机物并释放出氧气的过程，称为光合作用（photosynthesis）。 光合作用产生的有机物主要是糖类，贮存着能量。是地球上进行的最大的有机合成反应。 1770年英国牧师 Priestley 大玻璃罩 老鼠 蜡烛 10年后 荷兰科学家 光 显微镜 气孔 结论：植物的生长来源于水 得出结论：植物生长（合成糖类、蛋白质、核酸和脂类）必须依赖于水、泥土（其中的氮、磷及其它元素）、空气和阳光。 植物的光合作用可以用下面的方程式表示(1860)： 关于氧气的来源 1930年，Stanford大学 van Niel在研究细菌光合作用时发现： CO2 +