光合概念意義

光合概念意義第一頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日發(fā)現(xiàn)光合作用的年代

1771年英國(guó)化學(xué)家普利斯特利(J.Priestley)發(fā)現(xiàn)將薄荷枝條和燃燒的蠟燭放在一個(gè)密閉的鐘罩里，蠟燭不易熄滅；將小鼠與植物放在同一鐘罩里，小鼠也不易窒息死亡。因此，他提出植物可以"凈化"空氣，現(xiàn)在就把1771年定為發(fā)現(xiàn)光合作用的年代。

第二頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史一、光合作用的概念

1.定義：光合作用是綠色植物利用光能，把CO2和H2O同化為有機(jī)物，并釋放O2的過程。

光

CO2+2H2O(CH2O)+O2+H2O

光合細(xì)胞

第三頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日自養(yǎng)生物吸收二氧化碳轉(zhuǎn)變成有機(jī)物的過程叫碳素同化作用(carbonassimilation)。生物的碳素同化作用包括細(xì)菌光合作用、綠色植物光合作用和化能合成作用三種類型。第四頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史一、光合作用的概念

光

6CO2+6H2O(C6H12O6)+O2

光合細(xì)胞

基本公式第五頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史一、光合作用的概念光合作用的部位植物的綠色部分(葉莖果等),主要是葉片細(xì)胞中的葉綠體第六頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史一、光合作用的概念光合作用的原料CO2來自于空氣H2O來自于土壤光合作用的產(chǎn)物C6H12O6O2第七頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史一、光合作用的概念光合作用的能源可見光中380----720nm波長(zhǎng)光第八頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史一、光合作用的概念光合作用的特點(diǎn)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)1.水被氧化為分子態(tài)氧,2.二氧化碳被還原到糖水平3.同時(shí)發(fā)生日光能的吸收,轉(zhuǎn)化和貯藏第九頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史二、光合作用的意義

(1)是制造有機(jī)物質(zhì)的主要途徑；

(2)大規(guī)模地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橘A藏的化學(xué)能，是巨大的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；

(3)吸收CO2，放出O2，凈化空氣，是大氣中氧的源泉。

第十頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日把無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物每年約合成5×1011噸有機(jī)物，可直接或間接作為人類或動(dòng)物界的食物，據(jù)估計(jì)地球上的自養(yǎng)植物一年中通過光合作用約同化2×1011噸碳素，其中40％是由浮游植物同化的，余下的60％是由陸生植物同化的第十一頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能綠色植物在同化二氧化碳的過程中，把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，并蓄積在形成的有機(jī)化合物中。人類所利用的能源，如煤炭、天然氣、木材等都是現(xiàn)在或過去的植物通過光合作用形成的第十二頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日維持大氣O2和CO2的相對(duì)平衡在地球上，由于生物呼吸和燃燒，每年約消耗3.15×1011噸O2，以這樣的速度計(jì)算，大氣層中所含的O2將在3000年左右耗盡。然而，綠色植物在吸收CO2的同時(shí)每年也釋放出5.35×1011噸O2，所以大氣中含的O2含量仍然維持在21％

第十三頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史三、光合作用的研究歷史：1光合作用總反應(yīng)式確定2光反應(yīng)和暗反應(yīng)3光合單位4兩個(gè)光系統(tǒng)第十四頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史1光合作用總反應(yīng)式確定（1）細(xì)菌光合作用

光

CO2+2H2S(CH2O)+O2+H2O

光合細(xì)菌

光CO2+2HOOCCH2CH2COOH2HOOCCH=CHCOOH+O2+H2O

光合細(xì)菌

光

CO2+2H2A(CH2O)+2A+H2O

光合細(xì)菌第十五頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日細(xì)菌光合作用

能進(jìn)行光合作用的細(xì)菌稱之為光合細(xì)菌(photosyntheticbacteria)

光合細(xì)菌包括藍(lán)細(xì)菌、紫細(xì)菌和綠細(xì)菌等。其中藍(lán)細(xì)菌的光合過程與真核生物相似，紫細(xì)菌和綠細(xì)菌則不能分解水而需利用有機(jī)物或還原的硫化物等作為還原劑

從廣義上講，所謂光合作用，是指光養(yǎng)生物利用光能把CO2合成有機(jī)物的過程

第十六頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史三、光合作用的研究歷史：（2）希爾反應(yīng)和希爾氧化劑；4Fe3++2H2O4Fe2++4H++O2

希爾氧化劑光合細(xì)胞第十七頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日希爾反應(yīng)

1939年英國(guó)劍橋大學(xué)的希爾(Robert.Hill)發(fā)現(xiàn)在分離的葉綠體(實(shí)際是被膜破裂的葉綠體)懸浮液中加入適當(dāng)?shù)碾娮邮荏w(如草酸鐵)，照光時(shí)可使水分解而釋放氧氣這個(gè)反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)(Hillreaction)。其中的電子受體被稱為希爾氧化劑(Hilloxidant)，鐵氰化鉀、草酸鐵、多種醌、醛及有機(jī)染料都可作為希爾氧化劑

第十八頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日(3)18O的研究1940年美國(guó)科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門等用氧的穩(wěn)定同位素18O標(biāo)記H2O或CO2進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)記物為H2O時(shí)，釋放的是18O2，而標(biāo)記物為CO2時(shí)，在短期內(nèi)釋放的則是O2。這清楚地指出光合作用中釋放的O2來自于H2O第十九頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合作用的意義和研究歷史三、光合作用的研究歷史（2）光反應(yīng)和暗反應(yīng)光反應(yīng)的實(shí)質(zhì)在于產(chǎn)生"同化力"去推動(dòng)暗反應(yīng)的進(jìn)行，而暗反應(yīng)的實(shí)質(zhì)在于利用"同化力"將無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳第二十頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二十一頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光反應(yīng)和暗反應(yīng)

光合作用可以分為需光的光反應(yīng)(lightreaction)和不需光的暗反應(yīng)(darkreaction)兩個(gè)階段

第二十二頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日Photosynthesisrequiresthecoordinationoftwophases:lightreactionsandcarbon-linkedreactions第二十三頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二十四頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、光合作用的研究歷史(3)光合單位光合作用中吸收一個(gè)光量子所能引起的光合產(chǎn)物量的變化(如放出的氧分子數(shù)或固定CO2的分子數(shù))，即量子產(chǎn)額(quantumyield)或叫量子效率(quantumefficiency)量子產(chǎn)額的倒數(shù)稱為量子需要量(quantumrequirement)既釋放1分子氧和還原1分子二氧化碳所需吸收的光量子數(shù)

第二十五頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日光合單位(photosyntheticunit)

就O2的釋放和CO2的同化而言，光合單位為2500；就吸收一個(gè)光量子而言，光合單位為300；就傳遞一個(gè)電子而言，光合單位為600個(gè)葉綠素分子。目前多數(shù)人贊同霍爾的看法，認(rèn)為：所謂的"光合單位"，就是指存在于類囊體膜上能進(jìn)行完整光反應(yīng)的最小結(jié)構(gòu)單位

第二十六頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日(4)兩個(gè)光系統(tǒng)以小球藻為材料研究不同光質(zhì)的量子產(chǎn)額，發(fā)現(xiàn)大于680nm的遠(yuǎn)紅光(far-redlight)雖然仍被葉綠素吸收，但量子產(chǎn)額急劇下降，這種現(xiàn)象被稱為紅降現(xiàn)象(reddrop)。1957年，愛默生觀察到小球藻在用遠(yuǎn)紅光照射時(shí)補(bǔ)加一點(diǎn)稍短波長(zhǎng)的光(例如650nm的光)，則量子產(chǎn)額大增，比這兩種波長(zhǎng)的光單獨(dú)照射的總和還要高。這種在長(zhǎng)波紅光之外再加上較短波長(zhǎng)的光促進(jìn)光合效率的現(xiàn)象被稱為雙光增益效應(yīng)或叫愛默生增益效應(yīng)(Emersonenhancementeffect)

第二十七頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日雙光增益效應(yīng)（enhancementeffect)或愛默生效應(yīng)（Emersoneffect)第二十八頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于2023年，星期日吸收長(zhǎng)波光的系統(tǒng)稱為光系統(tǒng)Ⅰ(photosystemⅠ,PSⅠ)，吸收短波長(zhǎng)光的系統(tǒng)稱為光系統(tǒng)Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)

光系統(tǒng)Ⅰ與NADP+的還原有關(guān)，光系統(tǒng)Ⅱ與水的光解、氧的釋放有關(guān)第二十九頁(yè)，共三十四頁(yè)，編輯于20