第五章 光合作用和合成代谢
绿色植物
藻类
光合细菌
一、光合作用的发现和概念
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2绿色植物
光
绿色植物的光合作用可吸收 CO2,放出 O2
细菌的光合作用是不产 O2的 。
第一节 光合作用
1770年英国牧师
Priestley
大玻璃罩 老鼠 蜡烛
显微镜 气孔
光合作用的早期研究
1642年 比利时科学家 Helmont
1941年 同位素示踪 CO2 + H218O CH2O + 18O2
证明,H2O光解放出 O2
叶绿体和光合膜
光合膜是植物利用光
能制造食物的最重要
场所。
光合色素,作用中心色素, 少数叶绿素 a分子
聚光色素 --叶绿素 a,叶绿素 b,胡萝卜素
光系统, 由叶绿素分子及其蛋白复合物, 天线色素系统和电
子受体等组成的功能单位 。
光系统 I（ PSI） 含有被称为, P700”的高度特化的叶绿素 a
光系统 II（ PSII） 含有被称为, P680”高度特化的叶绿素 a
1.光合色素与光系统
二、光合作用的简单机理
?光合色素,叶绿素 a,叶绿
素 b,胡萝卜素，叶黄素、
藻胆素等
叶绿素 a启动光反应
激发态
叶绿素分子被可见光激发，在光子驱动下发生得失电子反应
---光化学反应。
光反应：
光的吸收、传递和转化（生成 ATP和
NADPH）。（ 在类囊体膜上进行）
暗反应：
用光反应所形成的能量（ ATP和 NADPH）,
将二氧化碳合成糖类。（在叶绿体基质中进行）
2、光合作用的过程
1．卡尔文循环：是所有植物光合作用碳同
化的基本途径
2,C4途径：二氧化碳先被固定再进入卡尔
文循环
3,景天科植物酸代谢
二氧化碳同化的途径
光呼吸,绿色植物在光照条件下吸收氧气, 放出二
氧化碳的过程, 与光合作用密切联系 。
3、光呼吸
三、光能利用效率
光能利用率,是单位面积上植物光合作用累积的有
机物质所含能量与照射在同一地面上日光能量的比
率。
4.化能合成作用：
-----某些细菌利用无机物氧化释放的化学能将
CO2和水合成有机物的过程。
如：
硫细菌
硝化细菌
氢细菌
第二节 生物固氮作用
固氮微生物将分子态氮还原为氨的过程 ----生物固氮
是由固氮酶催化的耗能反应。
固氮微生物：自生固氮微生物
共生固氮微生物
根瘤菌（与豆科植物根共生）
鱼腥藻（与红浮萍共生）
……
共生固氮体系
红
浮
萍
大
豆
根
瘤
鱼
腥
藻
生物固氮研究目标
1、有效利用自然界的生物 固氮作用
2、通过化学模拟，提高工业固氮的效率
光合磷酸化途径和电子传递链
暗反应
12NADPH+12H++18ATP+6CO2 C6H12O6+12NADP++18ADP+18Pi
Calvin循环：叶绿体基
质中不断消耗 ATP和
NADPH,固定 CO2形成葡
萄糖的循环反应
固定 3分子二氧化碳需
要 9个 ATP和 6个 NADPH
光合作用全程浏览
光呼吸
卡尔文循环
3分子
O2
乙醇酸CO2光
呼
吸
绿色植物
藻类
光合细菌
一、光合作用的发现和概念
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2绿色植物
光
绿色植物的光合作用可吸收 CO2,放出 O2
细菌的光合作用是不产 O2的 。
第一节 光合作用
1770年英国牧师
Priestley
大玻璃罩 老鼠 蜡烛
显微镜 气孔
光合作用的早期研究
1642年 比利时科学家 Helmont
1941年 同位素示踪 CO2 + H218O CH2O + 18O2
证明,H2O光解放出 O2
叶绿体和光合膜
光合膜是植物利用光
能制造食物的最重要
场所。
光合色素,作用中心色素, 少数叶绿素 a分子
聚光色素 --叶绿素 a,叶绿素 b,胡萝卜素
光系统, 由叶绿素分子及其蛋白复合物, 天线色素系统和电
子受体等组成的功能单位 。
光系统 I（ PSI） 含有被称为, P700”的高度特化的叶绿素 a
光系统 II（ PSII） 含有被称为, P680”高度特化的叶绿素 a
1.光合色素与光系统
二、光合作用的简单机理
?光合色素,叶绿素 a,叶绿
素 b,胡萝卜素，叶黄素、
藻胆素等
叶绿素 a启动光反应
激发态
叶绿素分子被可见光激发，在光子驱动下发生得失电子反应
---光化学反应。
光反应：
光的吸收、传递和转化（生成 ATP和
NADPH）。（ 在类囊体膜上进行）
暗反应：
用光反应所形成的能量（ ATP和 NADPH）,
将二氧化碳合成糖类。（在叶绿体基质中进行）
2、光合作用的过程
1．卡尔文循环：是所有植物光合作用碳同
化的基本途径
2,C4途径：二氧化碳先被固定再进入卡尔
文循环
3,景天科植物酸代谢
二氧化碳同化的途径
光呼吸,绿色植物在光照条件下吸收氧气, 放出二
氧化碳的过程, 与光合作用密切联系 。
3、光呼吸
三、光能利用效率
光能利用率,是单位面积上植物光合作用累积的有
机物质所含能量与照射在同一地面上日光能量的比
率。
4.化能合成作用：
-----某些细菌利用无机物氧化释放的化学能将
CO2和水合成有机物的过程。
如：
硫细菌
硝化细菌
氢细菌
第二节 生物固氮作用
固氮微生物将分子态氮还原为氨的过程 ----生物固氮
是由固氮酶催化的耗能反应。
固氮微生物：自生固氮微生物
共生固氮微生物
根瘤菌（与豆科植物根共生）
鱼腥藻（与红浮萍共生）
……
共生固氮体系
红
浮
萍
大
豆
根
瘤
鱼
腥
藻
生物固氮研究目标
1、有效利用自然界的生物 固氮作用
2、通过化学模拟，提高工业固氮的效率
光合磷酸化途径和电子传递链
暗反应
12NADPH+12H++18ATP+6CO2 C6H12O6+12NADP++18ADP+18Pi
Calvin循环：叶绿体基
质中不断消耗 ATP和
NADPH,固定 CO2形成葡
萄糖的循环反应
固定 3分子二氧化碳需
要 9个 ATP和 6个 NADPH
光合作用全程浏览
光呼吸
卡尔文循环
3分子
O2
乙醇酸CO2光
呼
吸
