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光合作用

来源:酷自然 作者:黔子夜 时间:2023-01-01 22:08:53

光合作用是指绿色植物(包括藻类)、光合细菌等吸收光能,将二氧化碳和水转化成富能有机物并释放氧气的过程,主要包括光反应和暗反应两个阶段,对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有不可替代的作用。

光合作用

一、定义论述

光合作用是一系列复杂代谢反应的总和,指绿色植物(包括藻类)、光合细菌等在光照条件下,经过光反应和碳反应,利用叶绿素、反应中心色素、辅助色素等光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化成富能有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程。

光合作用

二、反应过程

光合作用包括一系列的光化学步骤和物质转变,整个光合作用大致可分为三大步骤,其一是原初反应,包括光能的吸收、传递和转换;其二是电子传递和光合磷酸化,形成活跃化学能(ATP和NADPH);其三是碳同化,把活跃的化学能转变为稳定的化学能。

光合作用

三、主要作用

1、将太阳能变为化学能:光合作用能将太阳能变为化学能储存在有机化合物中,有机化合物除了供植物本身和全部异养生物之用外,还是可供人类营养和活动的能量来源。

2、把无机物变成有机物:光合作用能将二氧化碳(或硫化氢)、水等无机物转化成有机物,人类生存所必需的粮食、油料、纤维、木材、糖类、水果等无不来自于光合作用。

3、维持大气的碳氧平衡:大气中的碳氧平衡主要依赖于光合作用,大气中氧气含量稳定不但为有氧呼吸提供了必要条件,还在大气的表层形成了能吸收有害辐射的臭氧层。

光合作用

四、化学反应式

1、总反应式:CO₂ + H₂O → (CH₂O) + O₂ ,(CH₂O)表示糖类,从光合作用的总反应式看似乎是一个简单的氧化还原过程,但实质上包括一系列的光化学步骤和物质转变问题。

2、光反应式:H₂O + ADP + Pi + NADP+ → O₂ + ATP + NADPH + H+ ,在光驱动下水分子氧化释放的电子通过电子传递系统传递给NADP+,使NADP+还原成NADPH,同时基质中质子被泵送到类囊体腔中,形成的跨膜质子梯度驱动ADP磷酸化生成ATP。

3、暗反应式:CO₂ + ATP + NADPH + H+ → (CH₂O) + ADP + Pi + NADP+ ,暗反应阶段利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用,使二氧化碳还原成糖类,这个阶段基本上不直接依赖于光,只是依赖于NADPH和ATP的提供。

光合作用

五、阶段对比

反应阶段 第一阶段 第二阶段
反应实质 光能转化成化学能 同化CO₂ 形成(CH₂O)
反应时间 短促,以微秒计 较缓慢
反应条件 需色素、光、ADP和酶 需多种酶
反应场所 叶绿体囊状薄膜上 叶绿体基质上
物质转化(光) 2H₂O→4[H]+O₂ CO₂+C5→2C3
物质转化(暗) ADP+Pi→ATP C3+[H]→(CH₂O)+C5
能量转化 光能转化成化学能 化学能转化成有机物

:光合作用是一个非常复杂的过程,包括光反应、暗反应两个阶段,涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤。

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