第三章植物生長與環境光合作用第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項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、結構及作用特點、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量的方法。教學要點：光合作用的概念、原理，光反應、暗反應，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：葉綠素的測定技術，光合強度的測定技術。退出太陽輻射目的要求實驗實訓光合色素光合機理光能利用小結第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項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。對植物的生長發育起著主要作用的是可見光，由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色光混合而成。第三章第一節太陽輻射與光第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第一節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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第一節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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項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行光合作用的細胞器，由被膜、基粒和間質構成。光合色素是光合作用的執行者，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，電能又轉化為活躍的化學能（ATP，NADPH2），為CO2的固定和光合產物的形成提供能量。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、氧氣和某些礦質元素直接影響葉綠素的合成。第三章第二節光合色素第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材退出第三章第二節光合色素影響因素1．被膜2．基粒3．基質4．類囊體5．基粒片層6．基質片層一、葉綠體的基本結構基粒：分布有葉綠素，光反應的場所。基質：含有各種酶類，暗反應的場所。概述光合色素葉綠體第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第二節光合色素二、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）和藍紫光（430~450nm）。退出第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一光照：無光成黃化植物。溫度：2~4℃，30℃，40℃。（三基點）礦質元素：NMgFeCuZnMn。水分：缺水缺綠。氧氣：有氧呼吸提供能量。植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第二節光合色素三、影響葉綠素形成的環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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項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、光物理和生物化學轉變的復雜過程。光合作用必須在有光的條件下才能進行，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行，第一步需要光，稱光反應，通過原初反應、電子傳遞與光合磷酸化，吸收太陽光能轉換為電能，再形成活躍的化學能，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，隨著光強的增大而加速。第二步不需要光，稱暗反應，通過二氧化碳同化，吸收CO2和H2O合成有機物，同時將活躍的化學能轉變為穩定的化學能，貯藏在這些有機物分子的化學鍵當中，這一過程是在葉綠體的基質中進行的，隨溫度的升高而加快。植物光合效率的高低。第三章第三節光合作用機理原初反應光合產物概述碳的同化第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第三節光合作用機理

光化學反應電子傳遞↓↓太陽光能·hr------→電能·e-------→活躍化學能·同化力

（光能的吸收、傳遞）（ATP，NADPH2）

（光反應）↓

CO2＋H2O-----→穩定化學能

C6H12O6

（暗反應）萬壽菊一、總體過程電子傳遞總體過程原初反應光合產物概述碳的同化退出第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第三節光合作用機理四、二氧化碳的同化景天酸代謝

二氧化碳同化：葉綠體基質里，通過一系列的酶促反應，把CO2和H2O合成有機物（糖），同時把活躍的化學能轉化為穩定的化學能（鍵能），貯存在所生成的有機物的化學鍵中。二羧酸途徑卡爾文循環電子傳遞總體過程原初反應光合產物概述碳的同化退出第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第三節光合作用機理1.

卡爾文循環景天酸代謝二羧酸途徑卡爾文循環退出電子傳遞總體過程原初反應光合產物概述碳的同化第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第三節光合作用機理2.C4二羧酸途徑景天酸代謝二羧酸途徑卡爾文循環退出電子傳遞總體過程原初反應光合產物概述碳的同化第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材退出第三章第三節光合作用機理3.

景天酸代謝途徑景天酸代謝二羧酸途徑卡爾文循環電子傳遞總體過程原初反應光合產物概述碳的同化第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材退出第三章第三節光合作用機理光合作用產物：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、光合作用的產物電子傳遞總體過程原初反應光合產物概述碳的同化第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材退出概述光能利用潛力提高影響因素

光合作用是一個在有光條件下，以CO2和H2O為原料合成有機物的酶促反應過程，一切與之相關的因素都會對光合作用的進行產生影響。影響植物光合作用的因素主要有光照、溫度、CO2的濃度、水分及礦質元素，滿足上述條件即可提高光合作用的效率，提高農業生產率。單位土地面積上，作物光合產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。由于自然環境、栽培方式和植物自身的特點，地球上植物的光能利用率不超過1%，植物的生產潛力極大。目前生產上主要通過增加光合面積、延長光合時間、增強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。第三章第四節影響因素光合潛力第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材退出第三章第四節影響因素光合潛力

光合作用是一個在多種酶的催化下，綠色植物吸收太陽的光能，把CO2和H2O合成有機物，貯藏能量，同時釋放氧氣的過程。一切與之相關因素的變化都會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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材退出第三章第四節影響因素光合潛力

光照作用----提供能量，調節酶活性。光飽和現象：光照增加到一定強度光合速率不再增加的現象。光飽和點：剛剛達到光飽和現象時的光照強度。光補償點：光合作用吸收的CO2量與呼吸作用釋放的CO2量相等時的光照強度。*光補償點以上，光飽和點以下的區間內，光合速率與光強成正比。1.光照光照二氧化碳溫度水分礦質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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第四節影響因素光合潛力2.二氧化碳CO2作用----提供原料

CO2飽和點：CO2濃度繼續增加光合速率不再增加，此時CO2的濃度稱CO2飽和點。

CO2補償點：光合作用吸收的CO2量與呼吸作用釋放的CO2量相等時的CO2濃度。

CO2補償點以上，CO2飽和點以下的區間內，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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第四節影響因素光合潛力3.溫度低溫：酶鈍化葉綠體結構破壞呼吸大于光合高溫：酶失活葉綠體結構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│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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第四節影響因素光合潛力缺水-→光合速率降低電子供體缺乏，光反應受阻；氣孔開度減小，CO2吸收減少；CO2擴散障礙，同化降低；葉片生長緩慢，光合面積減少；同化物運輸受阻，反饋抑制增強。4.水分退出光照二氧化碳溫度水分礦質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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第四節影響因素光合潛力5.礦質元素N、Mg----葉綠素組成P、Cu、Fe----磷酸化（NADP、ATP）K、Mg----激活劑K----氣孔調節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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材第三章第四節影響因素光合潛力二、植物的光能利用率

光能利用率：作物光合產物中貯存的能量與同一時間內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，星期一植物生長與環境新世紀高職高專教改項目成果教材