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专题六 光合作用
拓展一 光系统及电子传递链 获得电子 水则被分解成氧气和质子
， 。
１ 光系统
． 3 ) /"%1
简介 '
（１） ) /"%1)
B
植物光合作用的光反应大多是在光系统内 'E
1 2
进行的 光系统涉及两个反应中心 光系统 Q$
。 ： Ⅱ 6
)0
和光系统 裂解水 .O BF B I! BM
（ＰＳⅡ） Ⅰ（ＰＳⅠ）。 ＰＳⅡ ，ＰＳⅠ ?! :2 E;+ +*B
还原 ＋ 每个光系统独立地被光激活 两 +F 0 ) ) /
ＮＡＤＰ 。 ，
个光系统相继催化光驱动的电子从 到 1 3672
Ｈ２Ｏ 6 24 CG ' 24 /"%1EF
＋的传递
ＮＡＤＰ 。
类似于光系统 光系统 的色素吸收光
捕光系统和光反应中心 Ⅱ， Ⅰ
（２）
能以后 产生一个高能电子 传送到铁氧还蛋白
光系统由捕光系统和光反应中心组成 其 ， ，
。
一种分子量较小的含有铁硫中心的蛋白质
中 捕光系统又被形象地称为天线 它由数百个 （ ），
， ，
光系统 反应中心的叶绿素所失去的电子则由
叶绿素等色素分子组成 这些色素分子有序地 Ⅰ
。
质体蓝素所传递的电子补充 激发的电子最后
排列 使捕获的光能能够从一个叶绿素分子传 ，
，
到达 ＋ 生成 至此 光合作用形
递给另一个叶绿素分子 并最终将能量汇集到 ＮＡＤＰ ， ＮＡＤＰＨ。 ，
，
成了还原力强大的物质 和高能物质
光系统的反应中心 这些能量可激发反应中心 ＮＡＤＰＨ
。
为二氧化碳的固定和还原打下了基础
的叶绿素分子中的电子 受激发的电子被迅速 ＡＴＰ， 。
。
拓展二 光呼吸
传递给相邻的电子受体 失去电子的叶绿素分
，
１ 概念及过程
子在相关酶的作用下 获得水中氧元素的电子
．
，
光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照
而恢复到稳定状态 水被氧化成氧气 并释放
， ，
和高氧低二氧化碳的情况下 发生的一个生化
出 ＋ ，
Ｈ 。
过程 在固定 的反应中 核酮糖二
２ 电子传递链
．
。 ＣＯ２ ，Ｒｕｂｉｓｃｏ（
磷酸羧化 氧化酶 不仅能催化 与 的反
反应中心叶绿素分子中被激发的电子 沿
，
／ ） ＣＯ２ Ｃ５
应 还能催化 与 的反应 生成 磷酸甘油
着类囊体膜中的一系列电子传递体转移 组成
，
， Ｏ２ Ｃ５ ， ３－
酸 和磷酸乙醇酸 参加糖类的合
光合链 如图 光系统 的色素吸收光能以
（ ）。 Ⅱ
（Ｃ３） （Ｃ２）。 Ｃ３
后 产生一个高能电子 并将高能电子传送到电 成 可转化成甘氨酸或通过其他代谢途径释
， ， ，Ｃ２
子传递体 质体醌 传递到 上的高能电子 放 上述过程 即植物消耗 将 转化
Ｑ（ ）， Ｑ ＣＯ２。 ， Ｏ２， Ｃ５
依次传递给细胞色素 复合物 由细胞色素蛋 为 的过程 称为光呼吸
ｂｆ （ ＣＯ２ ， 。
白和血红素基团组成的复合物 质体蓝素 一 ２ 特点
）、 （ ．
种相对分子质量较小的含铜蛋白质 电子传 在光呼吸中 没有 或 生成 是
）。 ， ＡＴＰ ＮＡＤＰＨ ，
递驱动类囊体膜内的质子泵 在类囊体膜的两 一个消耗能量的过程
， 。
侧建立了质子梯度 利用建立起的质子梯度 ３ 生理功能
。 ， ．
类囊体膜上的 合成酶合成了 光系统 光呼吸的生理功能尚未研究清楚 目前有
ＡＴＰ ＡＴＰ。 ，
反应中心的色素失去电子后则由水中氧元素 两种观点
Ⅱ ：
１１在干旱和高辐射期间 气孔关闭 的存在场所为 这
（１） ， ，ＣＯ２ （２）Ｒｕｂｉｓｃｏ ，
不能进入 会导致光抑制 此时光呼吸释放 种酶既能催化物质 和 反
， 。 “Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ” Ｏ２
消耗多余能量 和 中的能 应 也能催化物质 和 反
ＣＯ２， （ＮＡＤＰＨ ＡＴＰ ， “Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ” ＣＯ２
量 对光合器官起保护作用 避免产生光抑制 应 推测 值 高 低 时 有利于光
）， ， 。 ， Ｏ２／ＣＯ２ （ 、 ） ，
同时具有羧化和加氧的功能 呼吸而不利于光合作用
（２）Ｒｕｂｉｓｃｏ ， 。
在有氧条件下 光呼吸虽然损失了一些有机碳 有观点指出 在干旱天气和过强光照
， ， （３） ，
但通过 循环可回收 的碳 避免损失 下 由于温度很高 蒸腾作用很强 气孔大量关
Ｃ２ ７５％ ， ， ， ，
过多 闭 二氧化碳供应减少 此时的光呼吸可以消耗
。 ， ，
４ 进行光呼吸的植物举例 光反应阶段生成的多余的 减少
． ，
水稻 小麦等植物光呼吸显著 通过光呼吸 细胞受损的可能 而光呼吸产生的二氧化碳又
、 ， ，
耗损光合作用新形成有机物的 而高粱 玉 可以作为暗反应阶段的原料 因此光呼吸对植
１／４， 、 ，
米 甘蔗等植物的光呼吸消耗很少 只占光合作 物有重要的正面意义
、 ， 。
用新形成有机物的 所以光呼吸越强 解析 据图可知 光呼吸与光合作用都以
２％～５％。 ， （１） ，
光合生产率相对就低 五碳化合物 或 为原料 但
。 （Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ Ｃ５） ，
例 光呼吸是进行光合作用的细胞在光照 光合作用在暗反应阶段重新生成了 而光呼
Ｃ５，
和 值异常时发生的一种生理过程 如图 吸最终将该物质彻底氧化分解并产生
Ｏ２／ＣＯ２ （ ＣＯ２。
所示 该过程是细胞在 的催化下 消耗 的存在场所为叶绿体基质 其既能
）， Ｒｕｂｉｓｃｏ ， （２）Ｒｕｂｉｓｃｏ ，
生成 借助叶绿体 线粒体等多种细胞器 催化 与 反应 也能催化 与 反应 据
Ｏ２， ＣＯ２， 、 Ｃ５ Ｏ２ ， Ｃ５ ＣＯ２ ，
共同完成的消耗能量的反应 虽然光呼吸大约 图可知 值高时 的主
。 ，Ｏ２／ＣＯ２ ，Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ
抵消了 的光合作用储备能量 但其对细胞 要反应去向是光呼吸 因而有利于光呼吸而不
３０％ ， ，
有着很重要的保护作用 利于光合作用 反之则有利于光合作用 据
。 ， 。 （３）
$$$$$ 图可知 光呼吸能把 分解成 提供给
， Ｃ５ Ｃ—Ｃ—Ｃ
$0 0 暗反应 同时也能把产生的 提供给暗反应
3VCJTDP ， ＣＯ２ ；
光呼吸是一个耗能反应 可以把光反应产生的
$$$ $$$ $$
，
多余的 和 消耗掉 减缓了干旱天
ＮＡＤＰＨ ＡＴＰ ，
(
31 气和过强光照下 因为温度很高 蒸腾作用很
UU
， ，
强 气孔大量关闭 二氧化碳供应减少 所引起
21 $0 ， ， ，
的光合作用减弱的现象 对植物有重要的正面
据图可知 光呼吸与光合作用都利用了 ，
（１） ， 意义 实际是缓解光反应太强与暗反应太弱之
但光合作用在 反应阶 （
， 间的矛盾
段实现了该物质的再生 而光呼吸最终将该物 ）。
， 答案 五碳化合物 或 暗
质彻底氧化分解并产生
： （１） （Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ—Ｃ Ｃ５）
。 叶绿体基质 高 和
ＣＯ２ （２） （３）ＮＡＤＰＨ ＡＴＰ
１２
