1. 光合作用的概念
綠色植物通過葉綠體,利用光能,把CO2和H2O合成儲存能量的有機物,並且釋放出氧氣的過程,叫做光合作用。
2. 光合作用的發現
(1)1771年,英,普裡斯特利的實驗
結論:植物可以更新空氣。
(2)1779年,荷,英根豪斯的實驗
結論1:只有在光下,植物才能更新空氣。
結論2:植物體的綠葉在光下才能更新空氣。
(3)1864年,德,薩克斯的實驗
結論:綠色葉片在光合作用下產生了澱粉。
(4)1880年,美,恩吉爾曼的實驗
結論:氧是葉綠體所釋放的,葉綠體是綠色植物光合作用的場所
(5)20世紀30年代,美,魯賓和卡門的實驗
結論:光合作用釋放的氧全部來自於水
知識點3:光合作用的場所
1. 葉綠體:分布於葉肉細胞(主要)、保衛細胞、幼嫩莖的皮層細胞、某些果實的表皮細胞等。
酶:分布於基粒(類囊體)和基質
色素:分布於基粒(類囊體)上
2. 色素的種類和主要吸收的可見光區域
色素分葉綠素和類胡蘿蔔素,葉綠素分葉綠素a和葉綠素b;類胡蘿蔔素分胡蘿蔔素和葉黃素。類胡蘿蔔素主要吸收藍紫光,葉綠素主要吸收紅光和藍紫光
知識點4:光合作用的過程
光合作用過程極為複雜,包括許多化學反應,根據是否需要光能參與,光合作用過程分為兩個階段。
1. 光反應階段:必須有光能才能進行,在葉綠體內的類囊體結構上進行的。
完成兩個轉變:
(1)水分子分解成氧和氫[H],氧直接以分子形式釋放出氫[H]則被傳遞到葉綠體內的基質中。實現了光能向活躍化學能轉變,即生成還原氫[H]。
(2)在有關酶的催化下,促成ADP與Pi發生反應形成ATP。實現了光能的轉換,能量儲存在ATP中可被各種代謝過程利用。
能量:光能一部分儲存在ATP和還原氫中,一部分以熱能散失
物質:水分解為氧氣、還原態氫
2. 暗反應階段:沒有光能也可以進行,在葉綠體基質中進行
1. 光反應
(1)場所:類囊體膜上
(2)光反應過程由光系統Ⅱ和光系統Ⅰ組成。
光系統Ⅱ:水的光解;ATP的合成
光系統Ⅰ:NADPH的合成
光反應發生的物質和能量變化有:
①水在光下裂解為H+、O2和電子
②光能被吸收並轉化為ATP中的化學能
③水中的氫( H+ + e-)在光下將 NADP+還原為NADPH
2.碳反應
第一步:二氧化碳的固定
從外界吸收的二氧化碳,與一種含有五個碳的化合物結合。
第二步:三碳化合物的還原
CO2被固定後,形成兩個含有三個碳原子的化合物
在酶的催化作用下,一些接受ATP釋放出的能量並且被氫[H]還原,
知識點5:光反應和暗(碳)反應的比較
知識點6:外界因素對光合速率的影響
1. 概念:光合速率或稱光合強度,是指一定量的植物(如一定的葉面積)在單位時間內進行了多少光合作用(如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳)。
2. 影響因素:光強度、溫度、空氣中的二氧化碳濃度
(1)溫度:主要是影響酶的活性
(2)CO2濃度
CO2濃度太低,農作物消耗光合產物;隨CO2的濃度增加,光合作用強度增強;CO2濃度再增加,光合作用強度仍保持不變;CO2濃度超過一定限度,將引起原生質體中毒或氣孔關閉,抑制光合作用。
(3)礦質營養
N:光合酶及NADP+和ATP的重要組分;
P:NADP+和ATP的重要組分;維持葉綠體正常結構和功能;
K:促進光合產物向貯藏器官運輸;
Mg:葉綠素的重要組分。
(4)水
水作為反應物能影響光合作用,但作為原料的水僅佔到了植物所吸收的水的1%~5%。絕大部分的水以蒸騰作用散失掉。當蒸騰作用過強而令水分散失時,可使葉片上的氣孔關閉,從而影響CO2的進入,降低光合作用。
(5)光照強度
真正光合速率= 表觀光合速率+呼吸速率
光合作用實際產O2量=實測O2釋放量+呼吸作用耗O2量
光合作用實際CO2消耗量=實測CO2消耗量+呼吸作用CO2釋放量
光合作用C6H12O6淨生產量=光合作用實際C6H12O6生產量-呼吸作用C6H12O6消耗量