第二章 光合作用與生物固氮

第二章光合作用與生物固氮第1頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月人類社會(huì)面臨的危機(jī)人口爆炸、環(huán)境污染、資源匱泛、能源短缺和糧食危機(jī)。第2頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

糧食危機(jī)嚴(yán)重地影響人類的生存和發(fā)展，是當(dāng)今世界面臨的重大問題之一。而我國可耕地面積只有世界總量的7%，卻要養(yǎng)活世界人口的22%。如何解決十多億人口的吃飯問題，是我國面臨各種問題的重中之重！

耕地面積不可能增加，如何解決13億多人口的吃飯問題？

答案只有一個(gè)，那就是提高單位面積的糧食產(chǎn)量！也就是說，提高作物光合作用的效率是解決我國13億人口吃飯問題的唯一出路！第3頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)光合作用光合作用的實(shí)質(zhì)：能量方面看：光合作用將光能最終轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能。物質(zhì)方面看：光合作用包括①水在光下分解并釋放出氧氣②二氧化碳的固定和還原③糖類等有機(jī)物的合成第4頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月一、光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換

光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換分為三個(gè)步驟：

㈠光能轉(zhuǎn)化為電能

㈡電能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能

㈢活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能。光能轉(zhuǎn)化為電能及電能轉(zhuǎn)化為躍的化學(xué)能屬于光合作用的光反應(yīng)階段，活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能屬于光合作用的暗反應(yīng)階段。第5頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月光合作用的全過程

光能轉(zhuǎn)化為電能——原初反應(yīng)光反應(yīng)

電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能（ATP、

NADPH）——電子傳遞和光合磷酸化暗反應(yīng)：活躍的化學(xué)能變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能——

碳同化

第6頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月①光能轉(zhuǎn)換成電能光合作用的細(xì)胞器——葉綠體高等植物的葉綠體多呈扁平的橢圓形,陰葉大于陽葉。20-200個(gè)葉綠體/細(xì)胞葉綠體在不同光強(qiáng)下的運(yùn)動(dòng)：低光下扁平面向光排列，高光強(qiáng)下窄面向光，作避光性排列。第7頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月葉綠體內(nèi)類囊體薄膜上的色素根據(jù)其功能分為兩大類：一類是具有吸收和傳遞光能的作用，包括絕大多數(shù)葉綠素a，以及全部的葉綠素b，胡蘿卜素和葉黃素；一類少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，它不僅能吸收光能，還能使光能轉(zhuǎn)換成電能。h

PDAh

光合單位PDA——作用中心色素（P），原初電子供體（D）和原初電子受體（A）外圍為天線色素：第10頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月聚光色素或天線色素——只起吸收和傳遞光能,不進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的光合色素，全部葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素,大部分葉綠素a。作用中心色素——吸收光能或由聚光色素傳遞而來的激發(fā)能后,發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)引起電荷分離的少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a。第11頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月包括光能的吸收,傳遞和光化學(xué)反應(yīng)①光能轉(zhuǎn)換成電能在光的照射下,具有吸收和傳遞光能的色素將吸收的光能傳遞給少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，使這些葉綠素a被激發(fā)而失去電子(e)。h

PDAh

光合單位PDA——作用中心色素（P），原初電子供體（D）和原初電子受體（A）外圍為天線色素：第12頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月e-①光能轉(zhuǎn)換成電能ADCh

h

A代表處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a，B代表具有吸收和傳遞光能作用的色素，C和D代表傳遞電子的物質(zhì)H2OO2e-e-e-e-e-e-H++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第13頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月脫離葉綠素a的電子，經(jīng)過一系列的傳遞，最后傳遞給一種帶正電荷的有機(jī)物——NADP+。失去電子的葉綠素a變成一種強(qiáng)氧化劑，能夠從水分子中奪取電子，使水分子氧化生成氧分子和氫離子（H+），葉綠素a由于獲得電子而恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。這樣，在光的照射下，少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a，連續(xù)不斷地丟失電子和獲得電子，從而形成電子流，使光能轉(zhuǎn)換成電能。A代表處于特殊狀態(tài)下的葉綠素a，B代表具有吸收和傳遞光能作用的色素，C和D代表傳遞電子的物質(zhì)第14頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月O2e-ADCh

h

H2OH++e-e-②電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能NADP+NADPHNADP+H+2e-++NADPH酶隨著光能轉(zhuǎn)換成電能，NADP+得到兩個(gè)電子和一個(gè)氫離子，就形成了NADPH。這樣，一部分電能就轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在NADPH中。（還原型輔酶Ⅱ）氧化型輔酶Ⅱ）第15頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月與此同時(shí)，葉綠體利用光能轉(zhuǎn)換成的另一部分電能，將ADP和Pi轉(zhuǎn)化成ATP，這一部分電能則轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能儲(chǔ)存在ATP中。第16頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月：③活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能在暗反應(yīng)階段中，二氧化碳被固定后形成一些三碳化合物（C3