二章合作用与生物固氮

1、第二章第二章 光合作用与生物固光合作用与生物固氮氮人类社会面临的危机人类社会面临的危机人口爆炸、环境污染、资源匮泛、人口爆炸、环境污染、资源匮泛、能源短缺和粮食危机。能源短缺和粮食危机。粮食危机严重地影响人类的生粮食危机严重地影响人类的生存和发展，是当今世界面临的重大存和发展，是当今世界面临的重大问题之一。而我国可耕地面积只有问题之一。而我国可耕地面积只有世界总量的世界总量的7%7%，却要养活世界人口，却要养活世界人口的的22%22%。如何解决十多亿人口的吃。如何解决十多亿人口的吃饭问题，是我国面临各种问题的重饭问题，是我国面临各种问题的重中之重！中之重！耕地面积不可能增加，如何解决耕地面积不

2、可能增加，如何解决1313亿多人亿多人口的吃饭问题？口的吃饭问题？答案只有一个，那就是提高单位面积的粮答案只有一个，那就是提高单位面积的粮食产量！也就是说，提高作物光合作用的效率食产量！也就是说，提高作物光合作用的效率是解决我国是解决我国1313亿人口吃饭问题的唯一出路！亿人口吃饭问题的唯一出路！第一节第一节 光合作用光合作用光合作用的实质：光合作用的实质：能量方面看：能量方面看：光合作用光合作用将将光能最终转换成稳定的化学能。光能最终转换成稳定的化学能。物质方面看：物质方面看：光合作用包括光合作用包括水在光下分解并释放出氧水在光下分解并释放出氧气气二氧化碳的固定和还原二氧化碳的固定和还原糖类

3、等有机糖类等有机物的合成物的合成一、光能在叶绿体中的转换一、光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：光能转化为电能光能转化为电能电能转化为活跃的化学能电能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能。活跃的化学能转化为稳定的化学能。光能转化为电能及电能转化为跃的化光能转化为电能及电能转化为跃的化学能属于光合作用的光反应阶段，活跃的学能属于光合作用的光反应阶段，活跃的化学能转化为稳定的化学能属于光合作用化学能转化为稳定的化学能属于光合作用的暗反应阶段。的暗反应阶段。 光合作用的全过程光合作用的全过程 光能转化为电能光能转化为电能原初反应原初反应

4、 光反应光反应 电能转变为活跃的化学能（电能转变为活跃的化学能（atp、 nadph）电子传递和光合磷酸化电子传递和光合磷酸化 暗反应：活跃的化学能变为稳定的化学能暗反应：活跃的化学能变为稳定的化学能 碳同化碳同化光能转换成电能光能转换成电能光合作用的细胞器光合作用的细胞器叶绿体叶绿体高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形, , 阴叶大于阳叶。阴叶大于阳叶。20-20020-200个叶绿体个叶绿体/ /细胞细胞叶绿体在不同光强下的运动：低光下扁平面向光排列，高光强下窄面向光，作避光性排列。 叶绿体内类囊叶绿体内类囊体薄膜上的色体薄膜上的色素根据其功能素根据其功能分为两

5、大类：分为两大类：一类是具有吸收和一类是具有吸收和传递光能的作用，传递光能的作用，包括绝大多数叶绿包括绝大多数叶绿素素a ，以及全部的，以及全部的叶绿素叶绿素b，胡萝卜，胡萝卜素和叶黄素；素和叶黄素；一类少数处于特殊状一类少数处于特殊状态的叶绿素态的叶绿素a ，它不，它不仅能吸收光能，还能仅能吸收光能，还能使光能转换成电能。使光能转换成电能。h pdah 光合单位pda作用中心色素（作用中心色素（p），原），原初电子供体（初电子供体（d）和原初电子）和原初电子受体（受体（a）外外围围为为天天线线色色素素：聚光色素或天线色素聚光色素或天线色素只起吸收和传递只起吸收和传递光能光能,不进行光化学反应

6、的光合色素不进行光化学反应的光合色素，全部全部叶绿素叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素、胡萝卜素和叶黄素,大部分叶绿大部分叶绿素素a。作用中心色素作用中心色素吸收光能或由聚光色素吸收光能或由聚光色素传递而来的激发能后传递而来的激发能后,发生光化学反应引起发生光化学反应引起电荷分离的电荷分离的少数特殊状态的叶绿素少数特殊状态的叶绿素a。包括光能的吸收包括光能的吸收,传递传递和光化学反应和光化学反应光能转换成电能光能转换成电能在光的照射下在光的照射下, ,具有吸收和传具有吸收和传递光能的色素递光能的色素将吸收的光能将吸收的光能传递给少数处传递给少数处于特殊状态的于特殊状态的叶绿素叶绿素a a ，使，使这些

7、叶绿素这些叶绿素a a 被激发而失去被激发而失去电子电子( (e)e)。h pdah 光合单位pda作用中心色素（作用中心色素（p），原），原初电子供体（初电子供体（d）和原初电子）和原初电子受体（受体（a）外外围围为为天天线线色色素素：e e- -光能转换成电能光能转换成电能adch h a a代表处于特殊状态下的叶绿素代表处于特殊状态下的叶绿素a a，b b代表具有吸收和代表具有吸收和传递光能作用的色素，传递光能作用的色素，c c和和d d代表传递电子的物质代表传递电子的物质h2oo2e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -h+ +e+e- -e e- -e

8、 e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -e e- -b脱离叶绿素脱离叶绿素a a的电子，经过的电子，经过一系列的传递，最后传递给一系列的传递，最后传递给一种带正电荷的有机物一种带正电荷的有机物nadpnadp+ +。失去电子的叶绿素。失去电子的叶绿素a a变成一种强氧化剂，能够从变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分水分子中夺取电子，使水分子

9、氧化生成氧分子和氢离子子氧化生成氧分子和氢离子（h h+ +），叶绿素），叶绿素a a由于获得由于获得电子而恢复稳态。这样，在电子而恢复稳态。这样，在光的照射下，少数处于特殊光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素状态的叶绿素a a，连续不断，连续不断地丢失电子和获得电子，从地丢失电子和获得电子，从而形成电子流，使光能转换而形成电子流，使光能转换成电能。成电能。a a代表处于特殊状态下的叶绿代表处于特殊状态下的叶绿素素a a，b b代表具有吸收和传递代表具有吸收和传递光能作用的色素，光能作用的色素，c c和和d d代表代表传递电子的物质传递电子的物质o2e e- -adch h h2oh+ +e+

10、e- -e e- -电能转换成活跃的化学能电能转换成活跃的化学能nadp+nadphnadp+h+2e2e-+ + +nadph酶酶随着光能转换成电能，随着光能转换成电能，nadpnadp+ +得到两个电子和一个氢离子，就形成了得到两个电子和一个氢离子，就形成了nadphnadph。这样，一部分电能就转化成活跃的化学能储存在。这样，一部分电能就转化成活跃的化学能储存在nadphnadph中。中。 （还原型辅酶（还原型辅酶）氧化型辅酶氧化型辅酶）与此同时，叶绿体利用光能转换成的另一部分电能，将adp和pi转化成atp，这一部分电能则转换成活跃的化学能储存在atp中 。：活跃的化学能转换成稳定的化学能活跃的化学能转换成稳定的化学能在暗反应阶段中，在暗反应阶段中，二氧化碳被固定后二氧化碳被固定后形成一些三碳化合形成