植物生理学研究分析.ppt

1、植物的光合作用,09生本（1）班 刘 晴,普通人可能对于植物生理学不是很熟悉，但对于学习生物特别是研究植物的专业人员来说植物生理学是一门必学的学科。相对于植物学而言，植物生理学更注重实验性，研究植物的生长代谢、能量转换等生命活动。,对于植物的光合作用和呼吸作用，大家应该并不陌生。在白天，植物在光的作用下吸收CO2放出O2；夜间，植物会吸收O2放出CO2,叶绿体是植物进行光合作用的主要细胞器，植物的光合作用主要在叶绿体中进行,但植物究竟是怎样利用光的呢？中间有怎样的过程呢？植物生理学就为我们详细地作了介绍。植物生理学是这样定义光合作用的：绿色植物吸收阳光的能量，同化CO2和水，制造有机物质并释放

2、氧气的过程称为植物的光合作用。,水的光解,O2,H,ADP+Pi,C5,2c3, 固 定, 还 原,多种酶 参加催化,光合作用可分为光反应和碳反应两个阶段,光能,类囊体的薄膜上,叶绿体基质中,光反应,条件：光照、光合色素、光反应酶 场所：叶绿体的类囊体薄膜 过程：水的光解：2H2O4H+O2(在光和叶绿体中的色素的催化下）。ATP的合成：ADP+Pi+能量ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下） 影响因素：光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度、矿质元素等 意义：光解水，产生氧气。将光能转变成化学能，产生ATP，为碳反应提供能量。利用水光解的产物氢离子，合成NADPH（还原型辅酶）,碳

3、反应,碳反应的实质是一系列的酶促反应。原称暗反应，后随着研究的深入，科学家发现这一概念并不准确。因为所谓的暗反应在暗中只能进行极短的时间，而在有光的条件下能连续不断进行，并受到光的调节。所以在20世纪90年代的一次光合作用会议上，从事植物生理学研究的科学家一致同意，将暗反应改称为碳反应。,条件：碳反应酶 场所：叶绿体基质 影响因素：温度、CO2浓度、酸碱度等 不同的植物，碳反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。碳反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型，植物通过气孔将CO2由外界吸入细

4、胞内，通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与NADPH在ATP供能的条件下反应，生成糖类（CH2O）并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应,光合作用总的来说分为3个步骤：原初反应电子传递和光合磷酸化碳同化,原初反应是指光合作用中从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程，其中包含色素分子对光能的吸收、传递和转换的过程。光合单位=聚光色素系统+反应中心,光系统（PSI）位于基质片层和基粒片层的非垛叠区。由反应中心色素P700、电子受体和PSI捕光复合体构成。 P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0 A1 Fe-S的方向依次传递，由

5、类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白（ferredoxin，FD）。最后在铁氧还蛋白NADP还原酶的作用下，将电子传给NADP+，形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。,光系统（PS）位于基粒片层的垛叠区，包括一个集光复合体（light-hawesting comnplex ，LHC ）、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体（oxygen evolving complex）。D1和D2为两条核心肽链，结合中心色素P680、去镁叶绿素（pheophytin）及质体醌（plastoquinone）。电子由水光解获得，然后沿着锰簇蛋白Z P680 Pheo QA QB,

6、细胞色素b6f复合体电子传递路线是：PQH2 Cytb6f 质体蓝素 P700以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化，当植物在缺乏NADP+时，电子在光系统内流动，只合成ATP，不产生NADPH，称为循环式光合磷酸化。,高等植物固定CO2的生化途径有3条：卡尔文循环、C4途径和景天酸代谢途径。卡尔文循环（Calvin Cycle），又称还原磷酸戊糖循环（以对应呼吸作用中的氧化磷酸戊糖途径）、C3循环（CO2固定的第一产物是三碳化合物）、光合碳还原还，是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。,一、 扩大间作套种面积，提高

7、单位面积产量,在同一块农田上实行间作套种，通过挑选搭配等人工措施，以减轻竞争，创造作物的互利条件，就可夺得高产。比如：玉米和大豆进行间作，就是最好的例证。玉米为大豆提供碳水化合物，大豆又为玉米提供大量的氮素。还有人把光、热、气、水、肥等条件进行综合考虑，把不同作物即高粱、玉米、豌豆、大豆、花生和地瓜等6种庄稼巧妙地种在一起，充分利用自然条件，形成了“高粱冲上天，苞米在中间，豌豆、大豆全身挂，花生、地瓜往下钻”的繁茂景象，大幅度地提高了作物单位面积产量。,二、增施二氧化碳气肥增加光合作用原料,从光合作用的机理中可以看出：CO2是光合作用的原料。但是空气中的CO2含量却只有0.03左右，远远不能满

8、足光合作用提高作物产量的要求。如果设法适当增加空气或土壤中CO2浓度，就可使光合效率提高。据有人研究发现：一般CO2增加到0.10.5时就可提高光合作用，但当超过0.6的浓度时，则反而会使光合作用受抑制，甚至使植物受到毒害；而当CO2浓度低于0.0080.01时，则光合作用又会显著减低甚至完全停止，使植物无法制造养料而至死。根据这个道理，我们可以施用有机肥，利用有机物分解放出的CO2，就可以达到保持作物下层叶片的CO2不致亏缺而高产的目的。,三、延长光合作用时间增加光合产物的积累,改革耕作制度，提高复种指数，在温度允许的范围内，使1年中尽可能多的时间在农田里生长作物。育苗移栽及近年来发展很快的保护地栽培等，均可达到延长生长季节的目的。特别是温室生产，还可以利用非生长季节的太阳能，也可想法使部分农业生产从露天逐步过渡到保护设施内生产，达到“工厂”化生产。不受气候条件的限制，“厂房”内四季长青，农业产品常年不断。,四、 选育有利于光合作用进行的株型，充分利用光能制造光合产物,不少