植物生長與環(huán)境光合作用第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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、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，太陽輻射、太陽光譜，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)第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(xiàng)目成果教材退出概述太陽光譜太陽輻射

太陽以電磁波或粒子形式向外放射的能量叫太陽輻射。按電磁波波長的不同，太陽輻射分為無線電輻射、紅外線輻射、可見光輻射、紫外線輻射、X-射線輻射、γ-射線輻射等。太陽輻射的主要波長范圍在150nm~4000nm。太陽輻射能隨波長的分布，稱為太陽輻射光譜。波長在390nm~760nm的光為可見光，波長小于390nm的光為紫外光（紫外線），波長大于760nm的光為紅外光（紅外線）。太陽輻射的波長比地面和大氣輻射的波長短，因此把太陽輻射稱為短波輻射，其中對(duì)地球生物影響最大的是可見光輻射和紫外線輻射。能夠被葉綠素吸收的太陽輻射稱為生理輻射。對(duì)植物的生長發(fā)育起著主要作用的是可見光，由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光混合而成。第三章第一節(jié)太陽輻射與光第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(xiàng)目成果教材第三章第一節(jié)太陽輻射與光概述太陽光譜太陽輻射

太陽輻射：太陽以電磁波或粒子形式向外放射的能量。一、太陽輻射退出第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(xiàng)目成果教材第三章第一節(jié)太陽輻射與光概述太陽光譜太陽輻射太陽光譜：太陽輻射能隨波長的分布。二、太陽光譜退出第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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，包括葉綠素和類胡蘿卜素，分集光色素和中心色素兩大類。大部分的葉綠素a、葉綠素b和類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)光合色素第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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?；|(zhì)：含有各種酶類，暗反應(yīng)的場(chǎng)所。概述光合色素葉綠體第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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）。退出第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五光照：無光成黃化植物。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。植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(xiàng)目成果教材退出電子傳遞總體過程

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。光合作用總體來說分兩步進(jìn)行，第一步需要光，稱光反應(yīng)，通過原初反應(yīng)、電子傳遞與光合磷酸化，吸收太陽光能轉(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，稱暗反應(yīng)，通過二氧化碳同化，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)物概述碳的同化第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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)）萬壽菊一、總體過程電子傳遞總體過程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化退出第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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)電子傳遞總體過程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化退出第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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)電子傳遞總體過程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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

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)物電子傳遞總體過程原初反應(yīng)光合產(chǎn)物概述碳的同化第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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總能量的百分率稱作物光能利用率。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1%，植物的生產(chǎn)潛力極大。目前生產(chǎn)上主要通過增加光合面積、延長光合時(shí)間、增強(qiáng)光合效率和減少呼吸消耗四條途徑來提高植物的光能利用率。第三章第四節(jié)影響因素光合潛力第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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；氣孔開度減小，CO2吸收減少；CO2擴(kuò)散障礙，同化降低；葉片生長緩慢，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第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(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第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五植物生長與環(huán)境新世紀(jì)高職高專教改項(xiàng)目成果教材