光合作用碳反應(yīng)課件

第二章：維持生命現(xiàn)象的能量第一節(jié)光合作用第二章：維持生命現(xiàn)象的能量第一節(jié)光合作用生物體能量的來源1.自營生物-光合細(xì)菌、綠色植物可利用光能硝化細(xì)菌利用銨(NH4+)

硫化細(xì)菌利用硫化氫(H2S)2.異營生物-動物、真菌、寄生細(xì)菌、寄生植物◎植物及藻類每年將2000億噸的碳元素轉(zhuǎn)換為醣類，提供自身及異營生物使用。生物體能量的來源1.自營生物-光合細(xì)菌、綠色植物可利用光能英格曼的實(shí)驗(yàn)以水綿（一種綠藻）與好氧菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)紅、藍(lán)光波部分聚集的好氧菌最多英格曼的實(shí)驗(yàn)以水綿（一種綠藻）與好氧菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)紅、藍(lán)光波部分光合色素的吸收光譜光合色素的吸收光譜植物吸收光能的構(gòu)造植物吸收光能的構(gòu)造光系統(tǒng)（photosystem,PS）1.定義：位於葉綠體中，由許多色素分子所構(gòu)成，能吸收光能的構(gòu)造。2.光系統(tǒng)

=天線色素＋反應(yīng)中心

(1)天線色素-

a.葉綠素類（葉綠素a、葉綠素b）

b.類胡蘿蔔素類(Ⅰ胡蘿蔔素、Ⅱ葉黃素)

(2)反應(yīng)中心-為一對葉綠素a分子，能接受天線色素轉(zhuǎn)移過來的光能。光系統(tǒng)（photosystem,PS）1.定義：位於葉綠體透過兩種光系統(tǒng)完成光反應(yīng)PSⅡ(P680)：葉綠素在680nm吸光度最大PSⅠ(P700)：葉綠素在700nm吸光度最大光系統(tǒng)中的能量傳遞示意圖透過兩種光系統(tǒng)完成光反應(yīng)PSⅡ(P680)：葉綠素在680n基態(tài)電子－吸收光能→激態(tài)電子基態(tài)電子－吸收光能→激態(tài)電子光合作用光反應(yīng)(在類囊體膜上進(jìn)行)1.光系統(tǒng)吸收光能後葉綠素a釋出電子：2.光水解作用：2H2O→O2+4H++

4e-

(遞補(bǔ)P680+)3.電子傳遞鏈：電子經(jīng)過電子傳遞鏈，釋出的能量合成ATP及NADPH。（碳反應(yīng)的能量及還原劑）光合作用光反應(yīng)(在類囊體膜上進(jìn)行)1.光系統(tǒng)吸收光能後葉綠光反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的過程1.能量：光能

→天線色素→葉綠素→反應(yīng)中心

(P680/P700)－放出電子→(P680+/P700+)2.P680+能引起光水解以補(bǔ)充失去的電子，

P700+失去的電子由電子傳遞鏈的電子補(bǔ)充。3.經(jīng)過P700+激發(fā)後的電子用於合成NADPH。4.電子的轉(zhuǎn)移過程：

水→PSⅡ(P680)－吸收光能→電子傳遞鏈(合成ATP)→PSⅠ(P700)－吸收光能→

NADPH（用於暗反應(yīng)）5.NADPH及ATP用在碳反應(yīng)，做為還原劑及能量。光反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的過程1.能量：光能→天線色素→葉綠光合作用反應(yīng)式6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H218O→C6H12O6+6H2O+618O26C18O2+12H2O→C6H1218O6+6H218O+6O2光合作用反應(yīng)式6CO2+12H2O→C6H12O6利用基質(zhì)中的酵素及光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH進(jìn)行CO2的同化作用，稱為卡爾文循環(huán)(三碳循環(huán))（分三階段）1.固碳作用：

6CO2

+6五碳糖

→12三碳化合物

2.還原反應(yīng)：（消耗12ATP及12NADPH）

12三碳化合物→12三碳糖(3-磷酸甘油醛)

三碳糖中有2個(gè)用於形成六碳糖3.五碳糖再生：（消耗6ATP）三碳糖中有10個(gè)用於再生五碳糖光合作用碳反應(yīng)（在基質(zhì)中進(jìn)行）利用基質(zhì)中的酵素及光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH光合作用碳反碳反應(yīng)∣

卡爾文循環(huán)碳反應(yīng)∣

卡爾文循環(huán)光合作用產(chǎn)物的去向三碳糖→1.葉綠體基質(zhì)中：合成澱粉2.細(xì)胞質(zhì)中：合成蔗糖（葡萄糖＋果糖）光合作用產(chǎn)物的去向三碳糖→C3、C4、CAM

植物C3植物-固定CO2後形成3C化合物如：水稻、小麥、燕麥、大豆、長春花C4植物-固定CO2後形成4C化合物如：甘蔗、玉米CAM(景天科酸代謝)植物-夜間氣孔打開固定CO2

如：仙人掌、鳳梨C3、C4、CAM植物C3植物-固定CO2後形成3C化合物C4植物-卡爾文循環(huán)在維管束鞘細(xì)胞進(jìn)行1.生長在較高溫、缺水的乾旱地區(qū)，氣孔開孔小，造成二氧化碳濃度低。2.C4植物以維管束鞘細(xì)胞維持CO2的濃度，在高溫下光合作用速率較C3植物高。第一階段固碳-葉肉細(xì)胞第二階段固碳-維管束鞘細(xì)胞C4植物-卡爾文循環(huán)在維管束鞘細(xì)胞進(jìn)行1.生長在較高溫、缺水C4植物-在維管束鞘細(xì)胞進(jìn)行四碳循環(huán)1.葉肉細(xì)胞進(jìn)行固碳作用後形成4C化合物。2.4C化合物送到維管束鞘細(xì)胞後形成另一種

4C化合物，再釋出CO2進(jìn)行卡爾文循環(huán)。C4植物-在維管束鞘細(xì)胞進(jìn)行四碳循環(huán)1.葉肉細(xì)胞進(jìn)行固碳作用CAM

植物-第一階段固碳作用在夜間進(jìn)行1.生長在極端缺水的地區(qū)，具針狀葉及肉質(zhì)莖。2.白天氣孔關(guān)閉，夜間才行固碳作用。

光合作用速率只有C3植物的1/23.夜間固定CO2後形成4C化合物，儲存在液泡內(nèi)，白天才釋出

CO2

，進(jìn)行卡爾文循環(huán)。第一階段固碳-晚上形成4C化合物第二階段固碳-白天4C化合物釋出CO2CAM植物-第一階段固碳作用在夜間進(jìn)行1.生長在極端缺水的探討活動-光合色素的層析分離1.以有機(jī)溶劑(丙酮與石油醚)作為展開液，將光合色素在長形濾紙上分離。2.將烘乾的葉片搗碎，加入90%丙酮研磨，萃取出葉綠素，以毛細(xì)管吸取，滴在長形濾紙一端，以吹風(fēng)機(jī)吹乾。3.將濾紙放入盛有展開液的量筒內(nèi)。

(展開液高度不超過1.5cm)4.待展開液上升到上端5cm處，取出濾紙，以鉛筆在展開液上升位置及各種色素上升位置作記號。探討活動-光合色素的層析分離1.以有機(jī)溶劑(丙酮與石油醚)作探討活動-光合色素的層析分離1.各種光合色素於展開液中的溶解度

不同，溶解度較高的色素流動相

(展開液)在濾紙上的移動速度較快2.測量濾液原點(diǎn)處到各色素的上升距離（A），以及原濾液點(diǎn)線到展開液的上升距離（B），並計(jì)算A/B值，此比值即稱為Rf值(一種有機(jī)物質(zhì)以同樣的層析分析法分離時(shí)，必有其特定的Rf值)。探討活動-光合色素的層析分離1.各種光合色素於展開液中的溶解探討活動-光反應(yīng)的還原作用1.利用DCPIP顏色變化之性質(zhì)，檢驗(yàn)光合作用時(shí)，是否有電子的釋出2.以氧化型DCPIP(藍(lán)色)為電子接受劑。3.將含有葉綠體的菠菜汁倒入0.5M蔗糖液，

維持其滲透壓，使分離的葉綠體維持活性。希爾反應(yīng)(HillReaction)探討活動-光反應(yīng)的還原作用1.利用DCPIP顏色變化之性質(zhì)，探討活動-光反應(yīng)的還原作用1.A、B、C、D試管中，分別加入0.5M蔗糖溶液

3mL及DCPIP溶液0.5mL。2.A及C試管中再加葉綠體溶液1mL，B及D管中則加0.5M蔗糖溶液1mL。3.A及B兩試管置於檯燈前約15公分處照光，C及D

兩管則靜置於桌上，不照光(以鋁箔紙遮光)。4.半小時(shí)後，反應(yīng)液以每分鐘3000轉(zhuǎn)速離心5分鐘，比較上層液的顏色差異。發(fā)生希爾反應(yīng)探討活動-光反應(yīng)的還原作用1.A、B、C、D試管中，分別加入第二章：維持生命現(xiàn)象的能量第一節(jié)光合作用第二章：維持生命現(xiàn)象的能量第一節(jié)光合作用生物體能量的來源1.自營生物-光合細(xì)菌、綠色植物可利用光能硝化細(xì)菌利用銨(NH4+)

硫化細(xì)菌利用硫化氫(H2S)2.異營生物-動物、真菌、寄生細(xì)菌、寄生植物◎植物及藻類每年將2000億噸的碳元素轉(zhuǎn)換為醣類，提供自身及異營生物使用。生物體能量的來源1.自營生物-光合細(xì)菌、綠色植物可利用光能英格曼的實(shí)驗(yàn)以水綿（一種綠藻）與好氧菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)紅、藍(lán)光波部分聚集的好氧菌最多英格曼的實(shí)驗(yàn)以水綿（一種綠藻）與好氧菌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)紅、藍(lán)光波部分光合色素的吸收光譜光合色素的吸收光譜植物吸收光能的構(gòu)造植物吸收光能的構(gòu)造光系統(tǒng)（photosystem,PS）1.定義：位於葉綠體中，由許多色素分子所構(gòu)成，能吸收光能的構(gòu)造。2.光系統(tǒng)

=天線色素＋反應(yīng)中心

(1)天線色素-

a.葉綠素類（葉綠素a、葉綠素b）

b.類胡蘿蔔素類(Ⅰ胡蘿蔔素、Ⅱ葉黃素)

(2)反應(yīng)中心-為一對葉綠素a分子，能接受天線色素轉(zhuǎn)移過來的光能。光系統(tǒng)（photosystem,PS）1.定義：位於葉綠體透過兩種光系統(tǒng)完成光反應(yīng)PSⅡ(P680)：葉綠素在680nm吸光度最大PSⅠ(P700)：葉綠素在700nm吸光度最大光系統(tǒng)中的能量傳遞示意圖透過兩種光系統(tǒng)完成光反應(yīng)PSⅡ(P680)：葉綠素在680n基態(tài)電子－吸收光能→激態(tài)電子基態(tài)電子－吸收光能→激態(tài)電子光合作用光反應(yīng)(在類囊體膜上進(jìn)行)1.光系統(tǒng)吸收光能後葉綠素a釋出電子：2.光水解作用：2H2O→O2+4H++

4e-

(遞補(bǔ)P680+)3.電子傳遞鏈：電子經(jīng)過電子傳遞鏈，釋出的能量合成ATP及NADPH。（碳反應(yīng)的能量及還原劑）光合作用光反應(yīng)(在類囊體膜上進(jìn)行)1.光系統(tǒng)吸收光能後葉綠光反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的過程1.能量：光能

→天線色素→葉綠素→反應(yīng)中心

(P680/P700)－放出電子→(P680+/P700+)2.P680+能引起光水解以補(bǔ)充失去的電子，

P700+失去的電子由電子傳遞鏈的電子補(bǔ)充。3.經(jīng)過P700+激發(fā)後的電子用於合成NADPH。4.電子的轉(zhuǎn)移過程：

水→PSⅡ(P680)－吸收光能→電子傳遞鏈(合成ATP)→PSⅠ(P700)－吸收光能→

NADPH（用於暗反應(yīng)）5.NADPH及ATP用在碳反應(yīng)，做為還原劑及能量。光反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的過程1.能量：光能→天線色素→葉綠光合作用反應(yīng)式6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H218O→C6H12O6+6H2O+618O26C18O2+12H2O→C6H1218O6+6H218O+6O2光合作用反應(yīng)式6CO2+12H2O→C6H12O6利用基質(zhì)中的酵素及光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH進(jìn)行CO2的同化作用，稱為卡爾文循環(huán)(三碳循環(huán))（分三階段）1.固碳作用：

6CO2

+6五碳糖

→12三碳化合物

2.還原反應(yīng)：（消耗12ATP及12NADPH）

12三碳化合物→12三碳糖(3-磷酸甘油醛)

三碳糖中有2個(gè)用於形成六碳糖3.五碳糖再生：（消耗6ATP）三碳糖中有10個(gè)用於再生五碳糖光合作用碳反應(yīng)（在基質(zhì)中進(jìn)行）利用基質(zhì)中的酵素及光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH光合作用碳反碳反應(yīng)∣

卡爾文循環(huán)碳反應(yīng)∣

卡爾文循環(huán)光合作用產(chǎn)物的去向三碳糖→1.葉綠體基質(zhì)中：合成澱粉2.細(xì)胞質(zhì)中：合成蔗糖（葡萄糖＋果糖）光合作用產(chǎn)物的去向三碳糖→C3、C4、CAM

植物C3植物-固定CO2後形成3C化合物如：水稻、小麥、燕麥、大豆、長春花C4植物-固定CO2後形成4C化合物如：甘蔗、玉米CAM(景天科酸代謝)植物-夜間氣孔打開固定CO2

如：仙人掌、鳳梨C3、C4、CAM植物C3植物-固定CO2後形成3C化合物C4植物-卡爾文循環(huán)在維管束鞘細(xì)胞進(jìn)行1.生長在較高溫、缺水的乾旱地區(qū)，氣孔開孔小，造成二氧化碳濃度低。2.C4植物以維管束鞘細(xì)胞維持CO2的濃度，在高溫下光合作用速率較C3植物高。第一階段固碳-葉肉細(xì)胞第二階段固碳-維管束鞘細(xì)胞C4植物-卡爾文循環(huán)在維管束鞘細(xì)胞進(jìn)行1.生長在較高溫、缺水C4植物-在維管束鞘細(xì)胞進(jìn)行四碳循環(huán)1.葉肉細(xì)胞進(jìn)行固碳作用後形成4C化合物。2.4C化合物送到維管束鞘細(xì)胞後形成另一種

4C化合物，再釋出CO2進(jìn)行卡爾文循環(huán)。C4植物-在維管束鞘細(xì)胞進(jìn)行四碳循環(huán)1.葉肉細(xì)胞進(jìn)行固碳作用CAM

植物-第一階段固碳作用在夜間進(jìn)行1.生長在極端缺水的地區(qū)，具針狀葉及肉質(zhì)莖。2.白天氣孔關(guān)閉，夜間才行固碳作用。

光合作用速率只有C3植物的1/23.夜間固定CO2後形成4C化合物，儲存在液泡內(nèi)，白天才釋出

CO2

，進(jìn)行卡爾文循環(huán)。第一階段固碳-晚上形成4C化合物第二階段固碳-白天4C化合物釋出CO2CAM植物-第一階段固碳作用在夜間進(jìn)行1.生長在極端缺水的探討活動-光合色素的層析分離1.以有機(jī)溶劑(丙酮與石油醚)作為展開液，將光合色素在長形濾紙上分離。2.將烘乾的葉片搗碎，加入90%丙酮研磨，萃取出葉綠素，以毛細(xì)管吸取，滴在長形濾紙一端，以吹風(fēng)機(jī)吹乾。3.將濾紙放入盛有展開液的量筒內(nèi)。

(展開液高度不超過1.5cm)4.待展開液上升到上端5cm處，取出濾紙，以鉛