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第三章 植物的光合作用. 本章重点和难点:. 一、光合电子传递与光合磷酸化; 二、 C3 、 C4 途径的异同点; 三、光合产物运输机理; 四、光合作用与农业。. 三、碳 同 化. 二氧化碳同化 : 是指在光合作用的过程中将 ATP 和 NADPH 中活跃的化学能转换为贮藏在糖类中稳定化学能的过程。 碳同化属暗反应,在叶绿体基质中进行,有多种酶参与。 碳同化的途径有 3 条: ( 1 )卡尔文循环( C 3 途径); ( 2 ) C 4 途径; ( 3 )景天科酸代谢. ㈠ 卡尔文循环( C 3 途径).
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本章重点和难点: • 一、光合电子传递与光合磷酸化; • 二、C3、C4途径的异同点; • 三、光合产物运输机理; • 四、光合作用与农业。
三、碳 同 化 • 二氧化碳同化: 是指在光合作用的过程中将ATP和NADPH中活跃的化学能转换为贮藏在糖类中稳定化学能的过程。 • 碳同化属暗反应,在叶绿体基质中进行,有多种酶参与。 • 碳同化的途径有3条: (1)卡尔文循环(C3途径); (2)C4途径; (3)景天科酸代谢
㈠卡尔文循环(C3途径) • 卡尔文循环 是卡尔文(M.Calvin)等在上世纪50年代提出的CO2同化的循环途径,此途径CO2固定最初产物是一种三碳化合物,又称C3途径,由于这个循环中CO2的受体是一种戊糖, 亦称还原戊糖磷酸途径。 • 卡尔文循环可分为三个阶段: • 1、羧化阶段 • 2、还原阶段 • 3、更新阶段
1、羧化阶段 RuBP羧化酶 CH2O P C=O HCOH + HCOH CH2O P RuBP CH2O P HCOH + *COOH COOH HCOH CH2O P RuBPC幻灯片 53 *CO2+ H2O PGA PGA
2、还 原 阶 段 O=C-O P HCOH + ADP CH2O P DPGA COOH HCOH + ATP CH2O P PGA PGA激酶 Mg2+ NADPH·H+ CHO HCOH + Pi CH2O PPGAld 叶绿体内合成淀粉 NADP+ 细胞质中合成蔗糖 随着CO2的还原,活跃的化学能就转化为稳定的化学能。
3、更 新 阶 段 是PGAld经过一系列的转变,再形成RuBP的过程。 CH2O P C=O HOCH HCOH HCOH CH2O P FBP CH2OH C=O HOCH HCOH HCOH CH2O P F6P CH2OH C=O CH2O P DHAP CHO HCOH CH2O PPGAld + PGAld +H2O Mg+ 丙糖磷酸异构酶 果糖二磷 酸 醛 缩 酶 FBP 磷 酸 酶
CH2OH C=O HOCH + HCOH HCOH CH2O P F6P CH2OH C=O HOCH HCOH CH2O P Xu5P CHO HCOH HCOH + CH2O PE4P CHO HCOH CH2O PPGAld TPP Mg+ 转 酮 酶 赤藓糖-4-磷酸 木酮糖-5-磷酸
CH2O P C=O HOCH HCOH HCOH HCOH CH2O P SBP CH2OH C=O HOCH HCOH + Pi HCOH HCOH CH2O P S7 P CH2OH C=O CH2O P DHAP +H2O E4P + 果糖二磷 酸 醛 缩 酶 SBP磷酸酶
CH2OH C=O HOCH + HCOH CH2O P Xu5P CH2OH C=O HOCH + HCOH HCOH HCOH CH2O P S7 P CHO HCOH HCOH HCOH CH2O P R5P CHO HCOH CH2O PPGAld TPP Mg+ 转酮酶
CH2O P C=O HCOH HCOH CH2O P RuBP CHO C=O HCOH HCOH CH2O P Ru5P 核酮糖-5-磷酸 差向异构酶 Xu5P ATP ADP Ru5P激酶 R5P 核糖磷酸异构酶 碳同化的总反应式为: 3CO2+5H2O+9ATP+6NADPH → PGAld+6NADP+9ADP+9Pi
4、卡尔文循环的调节 ⑴酶活性调节(光调节): 光照下,光反应改变叶绿体基质中的pH和[Mg+],使RuBPC等一系列酶活性增强;若在暗中,酶活性下降。 ⑵转运作用调节: 当 PGAld合成蔗糖时,释放Pi,细胞质中[Pi]增加,有利于Pi重新进入叶绿体,也利于PGAld运出叶绿体,光合速率加快。 ⑶质量作用调节: PGA还原为PGAld的反应受到质量作用的调节,增加ATP的生成可促进反应进行。