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植物光合作用

生活百科光合作用


植物光合作用

文章插圖
一、植物的光合作用
光合作用（Photosynthesis）是植物、藻類和某些細菌利用葉綠素，在可見光的照射下，將二氧化碳和水轉化為葡萄糖，并釋放出氧氣的生化過程 。
植物之所以被稱為食物鏈的生產者，是因為它們能夠通過光合作用利用無機物生產有機物并且貯存能量 。通過食用，食物鏈的消費者可以吸收到植物所貯存的能量，效率為30%左右 。
對于生物界的幾乎所有生物來說，這個過程是他們賴以生存的關鍵 。而地球上的碳氧循環，光合作用是必不可少的 。
光合作用的發現 古希臘哲學家亞里士多德認為，植物生長所需的物質全來源于土中 。荷蘭人范·埃爾蒙做了盆栽柳樹稱重實驗，得出植物的重量主要不是來自土壤而是來自水的推論 。
他沒有認識到空氣中的物質參與了有機物的形成 。1771年，英國的普里斯特利發現植物可以恢復因蠟燭燃燒而變“壞”了的空氣 。
【植物光合作用】1773年，荷蘭的英恩豪斯證明只有植物的綠色部分在光下才能起使空氣變“好”的作用 。1804年，瑞士的索緒爾通過定量研究進一步證實二氧化碳和水是植物生長的原料 。
1845年，德國的邁爾發現植物把太陽能轉化成了化學能 。1864年，德國的薩克斯發現光合作用產生淀粉 。
1880年，美國的恩格爾曼發現葉綠體是進行光合作用的場所 。1897年，首次在教科書中稱它為光合作用 。
原理 植物與動物不同，它們沒有消化系統，因此它們必須依靠其他的方式來進行對營養的攝取 。就是所謂的自養生物 。
對于綠色植物來說，在陽光充足的白天，它們將利用陽光的能量來進行光合作用，以獲得生長發育必需的養分 。這個過程的關鍵參與者是內部的葉綠體 。
葉綠體在陽光的作用下，把經有氣孔進入葉子內部的二氧化碳和由根部吸收的水轉變成為葡萄糖，同時釋放氧氣： 12H2O + 6CO2 + 光 → C6H12O6 （葡萄糖） + 6O2↑+ 6H2O 注意： 上式中等號兩邊的水不能抵消，雖然在化學上式子顯得很特別 。原因是左邊的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧氣和提供電子和氫離子 。
而右邊的水分子的氧原子則是來自二氧化碳 。為了更清楚地表達這一原料產物起始過程，人們更習慣在等號左右兩邊都寫上水分子，或者在右邊的水分子右上角打上星號 。
光反應和暗反應 光合作用可分為光反應和暗反應兩個步驟 光反應 場所：葉綠體膜 影響因素：光強度，水分供給 植物光合作用的兩個吸收峰 葉綠素a,b的吸收峰過程：葉綠體膜上的兩套光合作用系統：光合作用系統一和光合作用系統二，（光合作用系統一比光合作用系統二要原始，但電子傳遞先在光合系統二開始）在光照的情況下，分別吸收680nm和700nm波長的光子，作為能量，將從水分子光解光程中得到電子不斷傳遞，最后傳遞給輔酶NADP 。而水光解所得的氫離子則因為順濃度差通過類囊體膜上的蛋白質復合體從類囊體內向外移動到基質，勢能降低，其間的勢能用于合成ATP，以供暗反應所用 。
而此時勢能已降低的氫離子則被氫載體NADP帶走 。一分子NADP可攜帶兩個氫離子 。
這個NADPH+H離子則在暗反應里面充當還原劑的作用 。意義：1：光解水，產生氧氣 。
2：將光能轉變成化學能，產生ATP，為暗反應提供能量 。3：利用水光解的產物氫離子，合成NADPH+H離子，為暗反應提供還原劑 。
暗反應 實質是一系列的酶促反應 場所：葉綠體基質 影響因素：溫度，二氧化碳濃度 過程：不同的植物，暗反應的過程不一樣，而且葉片的解剖結構也不相同 。這是植物對環境的適應的結果 。
暗反應可分為C3,C4和CAM三種類型 。三種類型是因二氧化碳的固定這一過程的不同而劃分的 。
卡爾文循環 卡爾文循環（Calvin Cycle）是光合作用的暗反應的一部分 。反應場所為葉綠體內的基質 。
循環可分為三個階段： 羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生 。大部分植物會將吸收到的一分子二氧化碳通過一種叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一個五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上 。
此過程稱為二氧化碳的固定 。這一步反應的意義是，把原本并不活潑的二氧化碳分子活化，使之隨后能被還原 。
但這種六碳化合物極不穩定，會立刻分解為兩分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸 。后者被在光反應中生成的NADPH+H還原，此過程需要消耗ATP 。

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