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一 、 光合作用
光合作用即光能合成作用 ,是指含有叶绿体的绿色植物和某些细菌,在可见光的照射下,经过光反应和碳反应 ,利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程 。
二、 光合作用的过程
1、 光合作用的过程
①光反应阶段
a 、水的光解:2H2O→4[H]+O2(为暗反应提供氢)
b、ATP的形成:ADP+Pi+光能—→ATP(为暗反应提供能量)
2、 光反应与暗反应的区别与联系
①场所:光反应在叶绿体基粒片层膜上,暗反应在叶绿体的基质中。
③物质变化:光反应发生水的光解和ATP的形成 ,暗反应发生CO2的固定和C3化合物的还原。
④能量变化:光反应中光能→ATP中活跃的化学能,在暗反应中ATP中活跃的化学能→CH2O中稳定的化学能 。
⑤联系:光反应产物[H]是暗反应中CO2的还原剂,ATP为暗反应的进行提供了能量 ,暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成ATP提供了原料。
三、 叶绿体色素
①分布:基粒片层结构的薄膜上。
②色素的种类:高等植物叶绿体含有以下四种色素。
A 、叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,包括叶绿素a(蓝绿色)和叶绿素b;
B、类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,包括胡萝卜素和叶素 。
四、 叶绿体的酶
分布在叶绿体基粒片层膜上(光反应阶段的酶)和叶绿体的基质中(暗反应阶段的酶)。
五 、 光合作用的意义
①提供了物质来源和能量来源。
②维持大气中氧和二氧化碳含量的相对稳定 。
③对生物的进化具有重要作用。总之 ,光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
六、 影响光合作用的因素
有光照(包括光照的强度、光照的时间长短) 、二氧化碳浓度、温度(主要影响酶的作用)和水等 。这些因素中任何一种的改变都将影响光合作用过程。
七、 光合作用化学方程式
CO2+H2O→(CH2O)+O2(反应条件:光能和叶绿体)
6H2O+6CO2+阳光→C6H12O6(葡萄糖)+6O2(与叶绿素产生化学作用)
(化学反应式12H2O+6CO2→C6H12O6(葡萄糖)+6O2+6H2O箭头上标的条件是:酶和光照,下面是叶绿体)
H2O→2H++2e-+1/2O2(水的光解)
NADP++2e-+H+→NADPH(递氢)
ADP+Pi+能量→ATP(递能)
CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定)
2C3化合物+4NADPH→C5糖(有机物的生成或称为C3的还原)
C3(一部分)→C5化合物(C3再生C5)
C3(一部分)→储能物质(如葡萄糖 、蔗糖、淀粉,有的还生成脂肪)
ATP→ADP+Pi+能量(耗能)
C3:某些3碳化合物
C5:某些5碳化合物
能量转化过程:光能→电能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能
注:因为反应中心吸收了特定波长的光后 ,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分子上缺的。产生ATP与NADPH分子 ,这个过程称为电子传递链 。
光合作用,通常是指绿色植物(包括藻类)吸收光能,把二氧化碳和水合成富能有机物,同时释放氧气的过程。[1]其主要包括光反应、暗反应两个阶段 ,[2]涉及光吸收 、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤,对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。
光合作用(Photosynthesis),即光能合成作用 ,是植物 、藻类和某些细菌,在可见光的照射下,经过光反应和暗反应 ,利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程 。
一 、光合作用的过程
(一)光反应:1、场所:叶绿体的类囊体上。2 、条件:光照、色素、酶等。3 、物质变化:叶绿体利用吸收的光能 ,将水分解成[H]和O2,同时促成ADP和Pi发生化学反应,形成ATP。4、能量变化:光能转变为ATP中的活跃的化学能 。
(二)暗反应:1、场所:叶绿体内的基质中。2 、条件:多种酶参加催化。3、物质变化:利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同化作用 ,使气体二氧化碳还原为糖 。由于这阶段基本上不直接依赖于光,而只是依赖于NADPH和ATP的提供,故称为暗反应阶段。
二、光合作用的意义
1 、将太阳能变为化学能
植物在同化无机碳化物的同时,把太阳能转变为化学能 ,储存在所形成的有机化合物中。每年光合作用所同化的太阳能约为,约为人能所需能量的10倍 。有机物中所存储的化学能,除了供植物本身和全部异养生物之用外 ,更重要的是可供人类营养和活动的能量来源。 因此可以说,光合作用提供今天的主要能源。绿色植物是一个巨型的能量转换站 。
2、把无机物变成有机物
植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。据估计,植物每年可吸收CO2约合成约的有机物。 地球上的自养植物同化的碳素 ,40%是由浮游植物同化的,余下60%是由陆生植物同的 。 人类所需的粮食、油料、纤维 、木材、糖、水果等,无不来自光合作用 ,没有光合作用,人类就没有食物和各种生活用品。换句话说,没有光合作用就没有人类的生存和发展。
3 、维持大气的碳-氧平衡
大气之所以能经常保持21%的氧含量 ,主要依赖于光合作用(光合作用过程中放氧量约)。光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件,另一方面,的积累,逐渐形成了大气表层的臭氧(O3)层 。臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。植物的光合作用虽然能清除大气中大量的CO2 ,但大气中CO2的浓度仍然在增加,这主要是由于城市化及工业化所致。
整体而言,光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和 ,是生物界赖以生存的基础,也是地球碳氧循环的重要媒介 。
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