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第三章 植物的光合作用

按照碳素营养方式的不同，植物可分为两种：①只能利用现成的有机物做营养，这类植物称为异养植物,如某些微生物和少数高等植物；②可以利用无机碳化合物做营养，并且将它合成有机物，这类植物称为自养植物。

绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程， 称为光合作用。光合作用所产生的有机物质主要是糖类，贮藏着能量。

一、叶绿体的结构和成分

（一）叶绿体的结构

在电子显微镜下，可以看到叶绿体的外围有由两层薄膜构成的叶绿体膜,外膜含有孔的蛋白，允许相对分子质量小的代谢物通过。内膜含有运输蛋白，调节代谢物进出细胞器，成为有选择性的屏障。

叶绿体还有第三层膜叫类囊体膜，可进行光合作用。类囊体膜是单层膜，组成许多小的互连扁平的小泡，称为类囊体。类囊体膜的叶绿素吸收光能，合ATP和NADPH以及传递电子。光合作用的光反应就在类囊体上进行。

叶绿体膜以内的基础物质称为基质。基质成分主要是可溶性蛋白质（酶） 和其他代谢活跃物质，呈高度流动性状态，具有固定CO2的能力，光合产物——淀粉是在基质里形成和贮藏起来的。

在淡黄色的基质中存在着许多浓绿色的颗粒称为基粒,呈圆饼状。

（二）叶绿体的成分

叶绿体约含75%的水分。在干物质中，以蛋白质、脂质、色素和无机盐为主。此外，叶绿体还含有各种核昔酸（如NAD+和NADP+）和醍（如质体酶，）,它们在光合过程中起着传递质子（或电子）的作用。叶绿体是进行光合作用的主要场所，叶绿体也是细胞生物化学活动的中心之一。

高等植物的光合色素有2类：叶绿素和类胡萝卜素，排列在类囊体膜上。

（一）叶绿素

叶绿素中主要有叶绿素a和叶绿素b两种。它们不溶于水，但能溶于酒精、丙酮和石油醍等有机溶剂。在颜色上，叶绿素a呈蓝绿色，而叶绿素b呈黄绿色。

（二）类胡萝卜素

叶绿体中的类胡萝卜素有两种，即胡萝卜素和叶黄素。类胡萝卜素不溶于水，但能溶于有机溶剂。在颜色上，胡萝卜素呈橙黄色，而叶黄素呈黄色。类胡萝卜素也有收集和传递光能的作用，除此之外，还有防护叶绿素免受多余光照伤害的功能。

太阳光不是单一的光，到达地表的光波大约是从300 nm的紫外光到2 000 nm的红外光，其中只有波长在390-770 nm的光是可见光。

叶绿素吸收光的能力极强。反映某种物质吸收光波的光谱，叫做吸收光谱。利用分光光度计测定叶绿素在可见光区的吸收光谱，可以发现叶绿素吸收光谱的最强吸收区有两个；一个在波长为640-660nm的红光部分，另一个在波长为430-450 nm的蓝紫光部分。白光中，红、蓝光被叶绿素大量吸收，而绿光则很少被吸收，所以叶子呈现绿色，叶绿素溶液也呈绿色。胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱与叶绿素不同，它们的最大吸收带在蓝紫光部分，不吸收红光等长波的光。

光合作用可分为两个反应——光反应和碳反应。光反应是必须在光下才能进行的，由光引起的光化学反应；碳反应是在暗处或光处都能进行的。

光合作用是积蓄能量和形成有机物的过程。光合作用大致可分为下列3大步骤： ①原初反应，包括光能的吸收、传递和转换；②电子传递和光合磷酸化，形成活跃化学能（ATP和NADPH ）;③碳同化，把活跃的化学能转变为稳定的化学能（固定CO2,形成糖类）。第一、二个大步骤基本属于光反应，第三个大步骤属于碳反应。

原初反应它是指光合作用中从叶绿素分子受光激发到引起第一个光化学反应为止的过程，即色素分子捕获光能后呈激发态，能量在色素分子间传递，最终引起一个光化学反应，是由光能推动氧化还原反应的进行。

叶绿素吸收光能后十分迅速地产生氧化还原的化学变化，称为光 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 良的高产新品种(如水稻、小麦、玉米)，株 型都具有共同的特征，即秆矮，叶直而小、厚，分呭密集。株型改善，就能增加密植程度，增大光合面积，耐肥不倒伏，充分利用光能，提氋光能利用率。

3-提高光合效率

光、温、水、肥和CO2等都可以影响单位绿叶面积的光合效率。这里重点讲两种主要措施。

(1) 增加CO2浓度, 田间需要通风良好，使大量空气(包括CO2)通过叶面，有利于光合作用正常进行。生产上要使田间通风良好，原因之一就是为了更好地供应CO2。

(2) 喷施亚硫酸氢钠溶液 研究表明，以低浓度(1?2mmol/L )亚硫酸氢钠 (NaHSO3)溶液喷施水稻、小麦、棉花、菠菜等叶片，都得到较好的效果。

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