第三章植物的光合作用一、教学时数：计划教学时数16学时。其中理论课12学时，实验课4学时。二、教学大纲基本要求：1.了解光合作用的概念、意义、研究历史、光合作用总反应式；2.了解叶绿体的结构、光合色素的种类；3.了解光合作用过程以及能量吸收转变的情况；4.了解光合碳同化的基本生化途径以及不同碳同化类型植物的特性；5.理解光呼吸的含义、基本生化途径和可能的生理意义；6.了解光合作用的测定方法；7.了解影响光合作用的内部和外部因素；8.理解光合作用与作物产量的关系；掌握提高光能利用率的途径与措施。三、教学重点和难点(一)重点：1．叶绿体的基本结构和叶绿素的性质。2．光合作用的机理。3．影响光合作用的内外因素。4．光能利用率与作物的生物产量的关系。(二)难点：1．叶绿素的生物合成。2．光合作用的机理。3．C3、C4途径的调节。四、本章教学主要内容：一、光合作用的概念与意义：（一）、要点提示：1、光合作用(photosynthesis)；2、意义：（1）无机物转变成有机物；（2）光能转变成化学能；（3）维持大气O2与CO2的相对平衡。（二）．教学内容：碳素同化作用有三种类型：细菌光合作用、化能合成作用以及绿色植物光合作用。绿色植物光合作用是地球上规模最大的转换日光能的过程。光合色素主要有三类:叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。叶绿素的合成是一个酶促反应，受光照、温度、水分、氧气、矿质元素等条件的影响。叶绿体是光合作用的细胞器，光合色素就存在于内囊体膜（光合膜）上。光合作用可分为三大步骤:（1）原初反应，包括光能的吸收、传递和转换的过程；（2）电子传递和光合磷酸化，合成的ATP和NADPH（合称同化力）用于暗反应；（3）碳同化，将活跃化学能变为稳定化学能。碳同化包括三种生化途径：C3途径、C4途径和CAM途径。C3途径是碳同化的基本途径，可合成糖类、淀粉等多种有机物。C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成光合产物等。叶片是合成同化物的主要器官，在大多数植物中光合产物主要是淀粉和蔗糖。同化物质的运输与分配直接关系到作物产量的高低和品质的好坏。同化物运输可分为短距离运输和长距离运输。短距离运输是指胞内与胞间运输，主要靠扩散和原生质的吸收与分泌来完成；长距离运输指器官之间的运输，主要是韧皮部的筛管和伴胞，需要特化的组织即转移细胞的参与。蚜虫吻刺法和同位素示踪结果表明，蔗糖是同化物运输的主要形式。在源端，同化物通过共质体和质外体，被装入筛管。在库端，同化物从筛管－伴胞复合体卸出进入库细胞。关于同化物运输的机理，主要有压力流动学说、细胞质泵动学说和收缩蛋白学说。从同化物运输的动力来说主要有渗透动力和代谢动力两种。同化物的分配特点：1.优先供应生长中心2.就近供应，同侧运输3.功能叶之间无同化物供应关系。影响同化物分配的三个因素：源的供应能力、库的竞争能力和输导系统的运输能力。光呼吸是乙醇酸的氧化过程，由叶绿体、过氧化体和线粒体三个细胞器协同完成的、耗O2、释放出CO2的耗能过程。其底物乙醇酸及许多中间产物都是C2化合物，也简称为C2循环。在C3植物中光呼吸是一个不可避免的过程，对保护光合机构免受强光的破坏具有一定的生理功能。C4植物的光合速率比C3植物高，主要原因是C4植物CO2的固定由PEPC完成，PEPC对CO2亲和力高；而CO2的同化在BSC中进行，C4植物BSC花环式结构类似一个CO2泵，因而光呼吸很低。但C4植物同化CO2需要消耗额外的能量，其高光合速率只有在强光、较高温度下才能表现出来。光合作用受光照、CO2、温度、水分和矿质元素等环境条件的影响。植物的光能利用率很低。改善光合性能是提高光能利用率的根本措施。提高作物提高光能利用率的途径是：提高光合能力，增加光合面积，延长光合时间，减少有机物质消耗，提高经济系数。自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫碳素同化作用(carbonassimilation)。不能进行碳素同化作用的生物称之为异养生物，如动物、某些微生物和极少数高等植物。碳素同化作用三种类型：细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用。其中以绿色植物光合作用最为广泛，合成有机物最多，与人类的关系也最密切，因此，...
