Chapter光合作用.ppt

第四节 光呼吸photorespiration 植物绿色细胞在光下吸收氧气、放出二氧化碳的过程称为光呼吸。 磷酸乙醇酸磷酯酶 乙醇酸+Pi（叶绿体内） 1　光呼吸的途径 光呼吸是一个氧化过程，被氧化的底物是乙醇酸，又称乙醇酸氧化途径) 叶绿体在光下， RuBP+O2 Rubisco(RuBPO) 3-PGA+磷酸乙醇酸 过氧化物酶体　　　乙醇酸+Ｏ２ 关键酶：RuBP加氧酶(Bubisco) 光呼吸的全过程需要由叶绿体、过氧化物酶体和线粒体三种细胞器协同完成。 光呼吸的底物是乙醇酸，故称C2循环。 O2的吸收发生在叶绿体和过氧化物酶体，CO2的释放发生在线粒体。光呼吸是一个消耗能量 的过程。 乙醇酸循环的总反应式： 2 乙醇酸→3-磷酸甘油酸+CO2 4C→3C+1C 2　光呼吸的生理功能 （1）消除乙醇酸的毒害 （2）维持C3途径的运转：在叶片气孔关闭或外界CO2浓度降低时，光呼吸释放的CO2能被C3途径再利用，以维持C3途径的运转。 （3）防止强光对光合机构的破坏：光呼吸可消耗过剩的同化力，减少O2的形成，从而保护光合机构。 （4）氮代谢的补充：光呼吸代谢中涉及多种氨基酸（甘氨酸、丝氨酸等）的形成和转化过程，对绿色细胞的N代谢是一个补充。 第五节　影响光合作用的因素 光合速率　是指单位时间、单位叶面积吸收CO2的量或放出O2的量。 单位：μmolCO2.m-2.s-1和μmolO　2.dm-2.h-1 表观光合速率（apparent photosynthetic rate）或净光合速率（net photosynthetic rate） =真正光合速率- 呼吸速率 1 外因 （１）光强和光质 光强—光合曲线（需光量曲线） 当叶片的光合速率与呼吸速率相等（净光合速率为零）时的光照强度，称为光补偿点 在一定条件下，使光合速率达最大时的光照强度，称为光饱和点（light saturation point）。 光饱和现象原因：强光下暗反应跟不上光反应从而限制了光合速率。 一般来说，光补偿点高的植物其光饱和点也高。 如草本植物的光补偿点与光饱和点木本植物；阳性植物的阴生植物；C4植物C3植物。 光补偿点低的植物较耐荫，适于和光补偿点高的植物间作。如豆类与玉米间作。 （2）光合作用的光抑制 光能过剩导致光合效率降低的现象称为光合作用的光抑制（photoinhibition of photosynthesis)。 如晴天中午的光强往往超过植物的光饱和点，如果强光与其它不良环境（如高温、低温、干旱等）同时存在，光抑制现象更为严重。 植物对光抑制的保护 性反应： （1）叶子运动 （2）叶绿体运动 （3）自由基清除系统: SOD、CAT、POD、谷胱甘肽、类胡萝卜素、Vc等 （4）代谢耗能（增强光呼吸） 2 Light quality 光质 对光合作用有效的是可见光。红光下，光合效率高；蓝紫光次之；绿光的效果最差。红光有利于碳水化合物形成，蓝紫光有利于蛋白质形成。 3.5. Carbon dioxide 当光合速率与呼吸速率相等时，外界环境中的CO2浓度即为CO2补偿点。 温室效应(Greenhouse effect)! 当光合速率开始达到最大值（Pm）时的CO2浓度被称为CO2饱和点。 3.5.1.3 Temperature 光合作用有温度三基点，即光合作用的最低、最适和最高温度。 植物种类 最低温度℃ 最适温度℃ 最高温度℃ C4植物 5~7 35~45 50~60 C3植物 -2~0 20~30 40~50 阳生植物（温带） -2~0 20~30 40~50 阴生植物 -2~0 10~20 约40 CAM植物（夜） -2~0 5~15 25~30 常绿阔叶乔木 0~5 25~30 45~50 落叶乔木 -3~1 15~25 40~45 常绿针叶乔木 -5~3 10~25 35~42 低温抑制光合的原因：主要是低温导致膜脂相变，叶绿体结构破坏及酶的钝化；光合产物转运和合成减缓，Pi再生困难。 高温引起膜脂和酶蛋白的热变性，加强光呼吸和暗呼吸。 在一定温度范围内，昼夜温差大，有利于光合产物积累。 (二) C4途径 有些起源于热带的植物，如甘蔗、玉米、高粱等，除了和其它植物一样具有卡尔文循环以外，还存在一条固定CO2的途径。 固定CO2的最初产物是四碳二羧酸，故称为C4-二羧酸途径（C4—dicarboxylic acid pathway)，简称C4途径，也叫Hatch-Slack途径。 C4途径的CO2受体（底物）：，酸烯醇式丙酮酸(PEP) 固定CO2的部位：叶肉细胞胞质中。 关键酶：PEP羧化酶(PEPC): 该途径只起固定、转运CO2的作用。