植物生長(zhǎng)與環(huán)境光合作用

植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章光合作用輻射色素

光合利用

目的要求：了解光合作用原理，明確光合色素的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)及作用特點(diǎn)、掌握光合作用的影響因素，懂得通過(guò)提高光能利用率增加作物產(chǎn)量的方法。教學(xué)要點(diǎn)：光合作用的概念、原理，光反應(yīng)、暗反應(yīng)，光合色素，光合磷酸化，太陽(yáng)輻射、太陽(yáng)光譜，影響光合作用的因素及提高光合利用率的方法。技能培訓(xùn)：葉綠素的測(cè)定技術(shù)，光合強(qiáng)度的測(cè)定技術(shù)。退出太陽(yáng)輻射目的要求實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)光合色素光合機(jī)理光能利用小結(jié)當(dāng)前1頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出概述太陽(yáng)光譜太陽(yáng)輻射太陽(yáng)以電磁波或粒子形式向外放射的能量叫太陽(yáng)輻射。按電磁波波長(zhǎng)的不同，太陽(yáng)輻射分為無(wú)線電輻射、紅外線輻射、可見(jiàn)光輻射、紫外線輻射、X-射線輻射、γ-射線輻射等。太陽(yáng)輻射的主要波長(zhǎng)范圍在150nm~4000nm。太陽(yáng)輻射能隨波長(zhǎng)的分布，稱(chēng)為太陽(yáng)輻射光譜。波長(zhǎng)在390nm~760nm的光為可見(jiàn)光，波長(zhǎng)小于390nm的光為紫外光（紫外線），波長(zhǎng)大于760nm的光為紅外光（紅外線）。太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)比地面和大氣輻射的波長(zhǎng)短，因此把太陽(yáng)輻射稱(chēng)為短波輻射，其中對(duì)地球生物影響最大的是可見(jiàn)光輻射和紫外線輻射。能夠被葉綠素吸收的太陽(yáng)輻射稱(chēng)為生理輻射。對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起著主要作用的是可見(jiàn)光，由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光混合而成。第三章第一節(jié)太陽(yáng)輻射與光當(dāng)前2頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第一節(jié)太陽(yáng)輻射與光概述太陽(yáng)光譜太陽(yáng)輻射

太陽(yáng)輻射：太陽(yáng)以電磁波或粒子形式向外放射的能量。一、太陽(yáng)輻射退出當(dāng)前3頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第一節(jié)太陽(yáng)輻射與光概述太陽(yáng)光譜太陽(yáng)輻射太陽(yáng)光譜：太陽(yáng)輻射能隨波長(zhǎng)的分布。二、太陽(yáng)光譜退出當(dāng)前4頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出概述光合色素影響因素葉綠體

葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，由被膜、基粒和間質(zhì)構(gòu)成。光合色素是光合作用的執(zhí)行者，包括葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素，分集光色素和中心色素兩大類(lèi)。大部分的葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素都是集光色素，在光合作用中承擔(dān)光能收集與傳遞的功能。中心色素是特殊的葉綠素a分子，能將光能轉(zhuǎn)化為電能（以e的形式存在）。通過(guò)光合電子傳遞和光合磷酸化作用，電能又轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能（ATP，NADPH2），為CO2的固定和光合產(chǎn)物的形成提供能量。葉綠素是光合作用的主體，葉綠素的含量和存在狀況影響著光合效率的高低。光照、溫度、水分、氧氣和某些礦質(zhì)元素直接影響葉綠素的合成。第三章第二節(jié)光合色素當(dāng)前5頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出第三章第二節(jié)光合色素影響因素1．被膜2．基粒3．基質(zhì)4．類(lèi)囊體5．基粒片層6．基質(zhì)片層一、葉綠體的基本結(jié)構(gòu)基粒：分布有葉綠素，光反應(yīng)的場(chǎng)所。基質(zhì)：含有各種酶類(lèi)，暗反應(yīng)的場(chǎng)所。概述光合色素葉綠體當(dāng)前6頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第二節(jié)光合色素二、光合色素葉綠素：a，b，c，d。葉黃素類(lèi)胡蘿卜素胡蘿卜素光合色素概述光合色素影響因素葉綠體葉綠素是光合作用的主體，葉綠素的最大吸收光是紅光（640~660nm）和藍(lán)紫光（430~450nm）。退出當(dāng)前7頁(yè)，總共29頁(yè)。光照：無(wú)光成黃化植物。溫度：2~4℃，30℃，40℃。（三基點(diǎn)）礦質(zhì)元素：NMgFeCuZnMn。水分：缺水缺綠。氧氣：有氧呼吸提供能量。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第二節(jié)光合色素三、影響葉綠素形成的環(huán)境因素概述光合色素影響因素葉綠體退出當(dāng)前8頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出電子傳遞總體過(guò)程光合作用是一系列光化學(xué)、光物理和生物化學(xué)轉(zhuǎn)變的復(fù)雜過(guò)程。光合作用必須在有光的條件下才能進(jìn)行，但并不是光合作用的每一步驟都需要光。光合作用總體來(lái)說(shuō)分兩步進(jìn)行，第一步需要光，稱(chēng)光反應(yīng)，通過(guò)原初反應(yīng)、電子傳遞與光合磷酸化，吸收太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能，再形成活躍的化學(xué)能，貯存在ATP和NADPH2中，這一過(guò)程是在葉綠體的基粒片層上完成的，隨著光強(qiáng)的增大而加速。第二步不需要光，稱(chēng)暗反應(yīng)，通過(guò)二氧化碳同化，吸收CO2和H2O合成有機(jī)物，同時(shí)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能，貯藏在這些有機(jī)物分子的化學(xué)鍵當(dāng)中，這一過(guò)程是在葉綠體的基質(zhì)中進(jìn)行的，隨溫度的升高而加快。植物光合效率的高低。第三章第三節(jié)光合作用機(jī)理原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化當(dāng)前9頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第三節(jié)光合作用機(jī)理光化學(xué)反應(yīng)電子傳遞↓↓太陽(yáng)光能·hr------→電能·e-------→活躍化學(xué)能·同化力

（光能的吸收、傳遞）（ATP，NADPH2）

（光反應(yīng)）↓CO2＋H2O-----→穩(wěn)定化學(xué)能C6H12O6

（暗反應(yīng)）萬(wàn)壽菊一、總體過(guò)程電子傳遞總體過(guò)程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化退出當(dāng)前10頁(yè)，總共29頁(yè)。當(dāng)前11頁(yè)，總共29頁(yè)。當(dāng)前12頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第三節(jié)光合作用機(jī)理四、二氧化碳的同化景天酸代謝

二氧化碳同化：葉綠體基質(zhì)里，通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)，把CO2和H2O合成有機(jī)物（糖），同時(shí)把活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能（鍵能），貯存在所生成的有機(jī)物的化學(xué)鍵中。二羧酸途徑卡爾文循環(huán)電子傳遞總體過(guò)程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化退出當(dāng)前13頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第三節(jié)光合作用機(jī)理1.卡爾文循環(huán)景天酸代謝二羧酸途徑卡爾文循環(huán)退出電子傳遞總體過(guò)程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化當(dāng)前14頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第三節(jié)光合作用機(jī)理2.C4二羧酸途徑景天酸代謝二羧酸途徑卡爾文循環(huán)退出電子傳遞總體過(guò)程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化當(dāng)前15頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出第三章第三節(jié)光合作用機(jī)理3.景天酸代謝途徑景天酸代謝二羧酸途徑卡爾文循環(huán)電子傳遞總體過(guò)程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化當(dāng)前16頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出第三章第三節(jié)光合作用機(jī)理光合作用產(chǎn)物：糖類(lèi)3-磷酸甘油醛，磷酸二羥丙酮。單糖----葡萄糖，果糖。雙糖----蔗糖多糖----淀粉以蔗糖和淀粉為最普遍。五、光合作用的產(chǎn)物電子傳遞總體過(guò)程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化當(dāng)前17頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出概述光能利用潛力提高影響因素光合作用是一個(gè)在有光條件下，以CO2和H2O為原料合成有機(jī)物的酶促反應(yīng)過(guò)程，一切與之相關(guān)的因素都會(huì)對(duì)光合作用的進(jìn)行產(chǎn)生影響。影響植物光合作用的因素主要有光照、溫度、CO2的濃度、水分及礦質(zhì)元素，滿(mǎn)足上述條件即可提高光合作用的效率，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率。單位土地面積上，作物光合產(chǎn)物中貯存的能量占作物光合期間照射在同一地面上太陽(yáng)總能量的百分率稱(chēng)作物光能利用率。由于自然環(huán)境、栽培方式和植物自身的特點(diǎn)，地球上植物的光能利用率不超過(guò)1%，植物的生產(chǎn)潛力極大。目前生產(chǎn)上主要通過(guò)增加光合面積、延長(zhǎng)光合時(shí)間、增強(qiáng)光合效率和減少呼吸消耗四條途徑來(lái)提高植物的光能利用率。第三章第四節(jié)影響因素光合潛力當(dāng)前18頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出第三章第四節(jié)影響因素光合潛力光合作用是一個(gè)在多種酶的催化下，綠色植物吸收太陽(yáng)的光能，把CO2和H2O合成有機(jī)物，貯藏能量，同時(shí)釋放氧氣的過(guò)程。一切與之相關(guān)因素的變化都會(huì)影響光合作用的效果。一、光合作用的影響因素光照二氧化碳溫度水分礦質(zhì)元素概述光能利用潛力提高影響因素當(dāng)前19頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材退出第三章第四節(jié)影響因素光合潛力

光照作用----提供能量，調(diào)節(jié)酶活性。光飽和現(xiàn)象：光照增加到一定強(qiáng)度光合速率不再增加的現(xiàn)象。光飽和點(diǎn)：剛剛達(dá)到光飽和現(xiàn)象時(shí)的光照強(qiáng)度。光補(bǔ)償點(diǎn)：光合作用吸收的CO2量與呼吸作用釋放的CO2量相等時(shí)的光照強(qiáng)度。*光補(bǔ)償點(diǎn)以上，光飽和點(diǎn)以下的區(qū)間內(nèi)，光合速率與光強(qiáng)成正比。1.光照光照二氧化碳溫度水分礦質(zhì)元素概述光能利用潛力提高影響因素當(dāng)前20頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第四節(jié)影響因素光合潛力2.二氧化碳CO2作用----提供原料CO2飽和點(diǎn)：CO2濃度繼續(xù)增加光合速率不再增加，此時(shí)CO2的濃度稱(chēng)CO2飽和點(diǎn)。CO2補(bǔ)償點(diǎn)：光合作用吸收的CO2量與呼吸作用釋放的CO2量相等時(shí)的CO2濃度。CO2補(bǔ)償點(diǎn)以上，CO2飽和點(diǎn)以下的區(qū)間內(nèi)，凈光合速率與CO2濃度成正比。退出光照二氧化碳溫度水分礦質(zhì)元素概述光能利用潛力提高影響因素當(dāng)前21頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第四節(jié)影響因素光合潛力3.溫度低溫：酶鈍化葉綠體結(jié)構(gòu)破壞呼吸大于光合高溫：酶失活葉綠體結(jié)構(gòu)破壞蒸騰失水多氣孔開(kāi)度小CO2吸收少┌最高溫度：40－50℃三基點(diǎn)│最適溫度：25－35℃└最低溫度：5－7℃退出光照二氧化碳溫度水分礦質(zhì)元素概述光能利用潛力提高影響因素當(dāng)前22頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第四節(jié)影響因素光合潛力缺水-→光合速率降低電子供體缺乏，光反應(yīng)受阻；氣孔開(kāi)度減小，CO2吸收減少；CO2擴(kuò)散障礙，同化降低；葉片生長(zhǎng)緩慢，光合面積減少；同化物運(yùn)輸受阻，反饋抑制增強(qiáng)。4.水分退出光照二氧化碳溫度水分礦質(zhì)元素概述光能利用潛力提高影響因素當(dāng)前23頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第四節(jié)影響因素光合潛力5.礦質(zhì)元素N、Mg----葉綠素組成P、Cu、Fe----磷酸化（NADP、ATP）K、Mg----激活劑K----氣孔調(diào)節(jié)Fe、Cu、Zn、Mn----葉綠素合成Cl、Mn----水光解（活化劑）退出光照二氧化碳溫度水分礦質(zhì)元素概述光能利用潛力提高影響因素當(dāng)前24頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材第三章第四節(jié)影響因素光合潛力二、植物的光能利用率

光能利用率：作物光合產(chǎn)物中貯存的能量與同一時(shí)間內(nèi)同一土地面積所接收的能量的比率。光能利用率不高的原因：有效太陽(yáng)能47％；漏光損失；反射透射損失；能量轉(zhuǎn)化20％；呼吸消耗30％。退出概述光能利用潛力提高影響因素當(dāng)前25頁(yè)，總共29頁(yè)。植物生長(zhǎng)與環(huán)境新世紀(jì)高職高專(zhuān)教改項(xiàng)目成果教材