植物光合作用( 二 )


产物是3-磷酸丙糖 。后来经过一系列复杂的生化反应,一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环 。
剩下的五个碳原子经一些列变化,最后在生成一个1,5-二磷酸核酮糖,循环重新开始 。循环运行六次,生成一分子的葡萄糖 。
C3类植物 二战之后,美国加州大学贝克利分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻,以确定植物在光合作用中如何固定CO2 。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟,卡尔文正好在实验中用上此两种技术 。
他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞,使细胞中的酶变性而失效 。接着他们提取到溶液里的分子 。
然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较 。卡尔文在实验中发现,标记有C14的CO2很快就能转变成有 。
二、植物的光合作用是什么性质
植物的光合作用 自养生物吸收二氧化碳转变成有机物的过程叫碳素同化作用(carbon assimilation).生物的碳素同化作用包括细菌光合作用、绿色植物光合作用和化能合成作用三种类型,其中以绿色植物光合作用最为广泛,合成有机物最多,与人类的关系也最密切,因此,本章重点介绍绿色植物的光合作用.光合作用(photosynthesis)是指绿色植物吸收光能,同化二氧化碳和水,制造有机物质并释放氧气的过程.光合作用对整个生物界产生巨大作用:一是把无机物转变成有机物.每年约合成5*1011吨有机物,可直接或间接作为人类或动物界的食物,据估计地球上的自养植物一年中通过光合作用约同化2*1011吨碳素,其中40%是由浮游植物同化的,余下的60%是由陆生植物同化的;二是将光能转变成化学能,绿色植物在同化二氧化碳的过程中,把太阳光能转变为化学能,并蓄积在形成的有机化合物中.人类所利用的能源,如煤炭、天然气、木材等都是现在或过去的植物通过光合作用形成的;三是维持大气O2和CO2的相对平衡.在地球上,由于生物呼吸和燃烧,每年约消耗3.15*1011吨O2,以这样的速度计算,大气层中所含的O2将在3000年左右耗尽.然而,绿色植物在吸收CO2的同时每年也释放出5.35*1011吨O2,所以大气中含的O2含量仍然维持在21%.由此可见,光合作用是地球上规模最大的把太阳能转变为可贮存的化学能的过程,也是规模最大的将无机物合成有机物和释放氧气的过程.目前人类面临着食物、能源、资源、环境和人口五大问题,这些问题的解决都和光合作用有着密切的关系,因此,深入探讨光合作用的规律,弄清光合作用的机理,研究同化物的运输和分配规律,对于有效利用太阳能、使之更好地服务于人类,具有重大的理论和实际意义. 。
三、植物光合作用原理是什么
光合作用可分为光反应和碳反应(旧称暗反应)两个阶段
2.1 光反应
条件:光照、光合色素、光反应酶 。
场所:叶绿体的类囊体薄膜 。(色素)
光合作用的发现:
水(原料)+二氧化碳 (原料) 光(条件)&;叶绿体(场所)=氧气(产物)+有机物(产物)
过程:①水的光解:2H2O→4[H]+O2(在光和叶绿体中的色素的催化下) 。②ATP的合成:ADP+Pi+能量→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下) 。
影响因素:光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度、矿质元素等 。
意义:①光解水,产生氧气 。②将光能转变成化学能,产生ATP,为碳反应提供能量 。③利用水光解的产物氢离子,合成NADPH(还原型辅酶Ⅱ),为碳反应提供还原剂NADPH(还原型辅酶Ⅱ),NADPH(还原型辅酶Ⅱ)同样可以为碳反应提供能量 。
详细过程如下:
系统由多种色素组成,如叶绿素a(Chlorophyll a)、叶绿素b(Chlorophyll b)、类胡萝卜素(Carotenoids)等组成 。既拓宽了光合作用的作用光谱,其他的色素也能吸收过度的强光而产生所谓的光保护作用(Photoprotection) 。在此系统里,当光子打到系统里的色素分子时,会如图片所示一般,电子会在分子之间移转,直到反应中心为止 。反应中心有两种,光系统一吸收光谱于700nm达到高峰,系统二则是680nm为高峰 。反应中心是由叶绿素a及特定蛋白质所组成(这边的叶绿素a是因为位置而非结构特殊),蛋白质的种类决定了反应中心吸收之波长 。反应中心吸收了特定波长的光线后,叶绿素a激发出了一个电子,而旁边的酵素使水裂解成氢离子和氧原子,多余的电子去补叶绿素a分子上的缺 。然后叶绿素a透过如图所示的过程,生产ATP与NADPH(还原型辅酶)分子,过程称之为电子传递链(Electron Transport Chain) 。

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