生物奥赛之植物生理学.doc

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1、生物奥赛之植物生理学光合作用专题[竞赛要求]1.光合作用的概念及其重大意义2.光合作用的场所和光合色素3.光合作用的全过程（光系统I和光系统II）4.C3和C4植物的比较（光呼吸）5.外界条件对光合作用的影响（饱和点、补偿点）6.光合作用的原理在农业生产中的应用外膜[知识梳理]一．光合作用概述内膜叶绿体膜（分布与暗反应有关的酶，暗反应进行的场所）基质1.叶绿体（分布与光反应有关的酶和色素，光反应进行的场所）基粒类囊体：叶绿体中由许多片层组成的片层系统。基粒类囊体：组成基粒的类囊体。基质类囊体：贯穿在基粒间的基质中的类囊体。2.光合色

2、素⑴分布：类囊体膜（光合膜）⑵种类及作用①、叶绿素（3）：叶绿素a、b（3:1），吸收、传递光能，少数叶绿素a能转换光能。主要吸收蓝紫光和红橙光②、类胡萝卜素（1）：胡萝卜素和叶黄素（2:1），吸收、传递光能。主要吸收蓝紫光③、藻胆素：常结合成藻胆蛋白。主要有藻红蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白三类。作用：吸收传递光能。仅存在藻类。应注意吸收光谱只说明光合色素吸收的光段，不能进一步说明这些被吸收的光段在光合作用中的效率，要了解各被吸收光段的效率还需研究光合作用的作用光谱，即18第18页共18页不同波长光作用下的光合效率称为作用光谱。荧光现

3、象：叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色的现象。磷光现象：叶绿素在去掉光源后，还能继续辐射出极微弱的红光（用精密仪器测知）的现象。荧光现象和磷光现象图示3、光合过程光反应暗反应三个阶段1、原初反应2、电子传递和光合磷酸化3、碳同化能量转变光能→电能电能→活跃化学能活跃化学能→稳定化学能贮能物质量子→电子ATP、NADPH糖类（磷酸丙糖）转变部位类囊体片层类囊体片层叶绿体基质一光能的吸收、传递和转换原初反应：为光合作用最初的反应，它包括光合色素对光能的吸收、传递以及将光能转换为电能的具体过程（图5-1）。图5-1原初反应图解

4、附：参加原初反应的色素18第18页共18页反应中心色素（“陷阱”色素）：具光化学活性，作用捕获光能，将光能转换为电能。少数特殊状态的叶绿素a属此类聚光色素（天线色素）：无光化学活性，作用吸收光能并传递到反应中心色素。绝大部分叶绿素a和全部叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素属此类⑴按功能分：⑵光合单位：每吸收与传递1个光子到反应中心完成光化学反应所需起协同作用的色素分子。包括聚光色素系统和光合反应中心两部分。所以光合单位又定义为：结合于类囊体膜上能完成光化学反应的最小结构的功能单位。⑶原初反应的基本过程：①聚光色素分子吸收光能本身被激发。②光

5、能由聚光色素分子传递到作用中心色素分子。③作用中心色素分子被激发成激发态。④激发态作用中心色素分子将电子传递给原初电子受体。⑤失去了一个电子的作用中心色素分子从原初电子供体获得一个电子，色素分子恢复原状。该过程可表示为：D·P·A→D·P*·A→D·P+·A-→D+·P·A-D·P·A为光系统或反应中心Donor（原初电子供体）Pigment（作用中心色素）Acceptor（原初电子受体）注意：高等植物的最终电子供体是水，最终电子受体是NADP+。这一氧化还原反应（光化学反应）的完成，实现了将光能转化为电能。二、电能转化为活跃的化学

6、能光系统：指色素和蛋白质及其他物质的复合体，呈颗粒状，存在于类囊体膜上。每一系统包含250-400个叶绿素和其他色素分子。分光系统I和光系统II，2个光系统之间有电子传递链相连接。图5-2光系统示意图18第18页共18页光系统I（PSI）：作用中心色素为P700，P700被激发后的主要特点是把电子供给Fd（铁氧还蛋白），在NADP+还原酶的参与下，Fd把NADP+还原成NADPH。PSI的光化学反应是长波长反应。光系统II（PSII）：作用中心色素为P680，P680被激发后的主要特点，电子供给pheo(去镁叶绿素)，引起水的光解和

7、放氧，并把从水分子中夺取的电子传给PSI两个光化学反应的关系可用下式来表示：证据：红降现象：当光合作用作用光的波长大于685nm时，虽然这仍在叶绿素的吸收范围，但光合量子产额（植物每吸收1个光子所释放氧分子的个数或吸收CO2分子的个数）却急剧下降的现象。双光增益效应（爱默生效应）：在远红光（波长大于685nm）条件下，如果补充红光（波长650nm），则量子产额大增，并且比这两种波长的光单独照射时的总和要大。这样两种波长的光促进光合效率的现象叫双光增益效应（爱默生效应）。⑴①水的光解：H2O是光合作用中O2来源，也是光合电子的最终供体

8、。18第18页共18页水光解的反应：2H2O→O2＋4H+＋4e-②光合电子传递链（光合链）概念：光合链是指定位在光合膜上的、一系列互相衔接的电子传递体组成的电子传递的总轨道。由于各电子传递体具不同的氧化还原电位，负值越大代表还原势越