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第二章 光合作用与生物固氮 人类社会面临的危机 人口爆炸、环境污染、资源匮泛、能源短缺和粮食危机。 　　耕地面积不可能增加，如何解决13亿多人口的吃饭问题？　　答案只有一个，那就是提高单位面积的粮食产量！也就是说，提高作物光合作用的效率是解决我国13亿人口吃饭问题的唯一出路！ 第一节 光合作用 光合作用的实质： 能量方面看： 光合作用将光能最终转换成稳定的化学能。 物质方面看： 光合作用包括①水在光下分解并释放出氧气②二氧化碳的固定和还原③糖类等有机物的合成 一、光能在叶绿体中的转换 　　光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：㈠光能转化为电能㈡电能转化为活跃的化学能㈢活跃的化学能转化为稳定的化学能。 　　光能转化为电能及电能转化为跃的化学能属于光合作用的光反应阶段，活跃的化学能转化为稳定的化学能属于光合作用的暗反应阶段。 光合作用的全过程 光能转化为电能——原初反应 光反应 电能转变为活跃的化学能（ATP、 NADPH）——电子传递和光合磷酸化 暗反应：活跃的化学能变为稳定的化学能—— 碳同化 ①光能转换成电能 光合作用的细胞器——叶绿体 高等植物的叶绿体多呈扁平的椭圆形, 阴叶大于阳叶。20-200个叶绿体/细胞 叶绿体内类囊体薄膜上的色素根据其功能分为两大类： 一类是具有吸收和传递光能的作用，包括绝大多数叶绿素a ，以及全部的叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素； 一类少数处于特殊状态的叶绿素a ，它不仅能吸收光能，还能使光能转换成电能。 聚光色素或天线色素——只起吸收和传递光能,不进行光化学反应的光合色素，全部叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,大部分叶绿素a。 作用中心色素——吸收光能或由聚光色素传递而来的激发能后,发生光化学反应引起电荷分离的少数特殊状态的叶绿素a。 包括光能的吸收,传递和光化学反应 ①光能转换成电能 在光的照射下,具有吸收和传递光能的色素将吸收的光能传递给少数处于特殊状态的叶绿素a ，使这些叶绿素a 被激发而失去电子(e)。 e- ①光能转换成电能 A代表处于特殊状态下的叶绿素a，B代表具有吸收和传递光能作用的色素，C和D代表传递电子的物质 H2O O2 e- 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 脱离叶绿素a的电子，经过一系列的传递，最后传递给一种带正电荷的有机物——NADP+。失去电子的叶绿素a变成一种强氧化剂，能够从水分子中夺取电子，使水分子氧化生成氧分子和氢离子（H+），叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。这样，在光的照射下，少数处于特殊状态的叶绿素a，连续不断地丢失电子和获得电子，从而形成电子流，使光能转换成电能。 A代表处于特殊状态下的叶绿素a，B代表具有吸收和传递光能作用的色素，C和D代表传递电子的物质 ②电能转换成活跃的化学能 NADP+ NADPH NADPH 酶 随着光能转换成电能，NADP+得到两个电子和一个氢离子，就形成了NADPH。这样，一部分电能就转化成活跃的化学能储存在NADPH中。 （还原型辅酶Ⅱ） 氧化型辅酶Ⅱ） 与此同时，叶绿体利用光能转换成的另一部分电能，将ADP和Pi转化成ATP，这一部分电能则转换成活跃的化学能储存在ATP中 。 ： ③活跃的化学能转换成稳定的化学能 在暗反应阶段中，二氧化碳被固定后形成一些三碳化合物（C3），在有关酶的催化作用下，接受ATP和NADPH释放出的能量并且被NADPH还原，再经过一系列复杂的变化，最终形成糖类等富含稳定化学能的有机物。