什么是光合作用

枪与剑2023-04-26  13

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(CO2)和水(H2O)合成富能有机物,同时释放氧的过程。

光合作用反应阶段:

1,光反应:

光反应阶段的特征是在光驱动下水分子氧化释放的电子通过类似于线粒体呼吸电子传递链那样的电子传递系统传递给 ,使它还原为  。

电子传递的另一结果是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  磷酸化生成  。

反应式: 

2,暗反应:

暗反应阶段是利用光反应生成 和  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  和  的提供,故称为暗反应阶段。

反应式:

总反应式: 

其中 表示糖类。

扩展资料:

光合作用植物:

1,C3类植物

二战之后,美国加州大学伯利克分校的马尔文·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C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C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,并与已知化学成分进行比较。

卡尔文在实验中发现,标记有C的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与已知化学物比较,斑点中的化学成分是3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。

这第一个被提取到的产物是一个三碳分子,所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。

后来研究还发现,CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。

C3类植物(碳三植物),如米和麦,二氧化碳经气孔进入叶片后,直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在这里发生。

2,C4类植物

在20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定。

这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径(Hatch-Slack途径),又称四碳二羧酸途径C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。

在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。

在C4类植物叶片维管束的周围,有维管束鞘围绕,这些维管束鞘细胞含有叶绿体,但里面并无基粒或发育不良。在这里,主要进行卡尔文循环。

其叶肉细胞中,含有独特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶,使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草酰乙酸,这也是该暗反应类型名称的由来。

这草酰乙酸在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘,就会分解释放二氧化碳和一分子丙酮酸。二氧化碳进入卡尔文循环,后同C3进程。而丙酮酸则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此过程消耗ATP。

也就是说,C4植物可以在夜晚或气温较低时开放气孔吸收CO2并合成C4化合物,再在白天有阳光时借助C4化合物提供的CO2合成有机物。

该类型的优点是,二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中,因为这是卡尔文循环的场所,而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。

参考资料:

百度百科----光合作用

光合作用的定义

光合作用(Photosynthesis)是绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌(如带紫膜的嗜盐古菌)利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为储存着能量的有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。

植物之所以被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的。

2光合作用的意义有哪些

能量转换

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3x10^2J,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。

1、光合作用图解:

2、方程式解:

总反应式      CO2+H2O→(CH2O)+O2  (箭头上边是光照,下边是叶绿体)

或6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O2  (箭头上边是光照,下边是叶绿体)

3、详细解析过程及分步反应式(通过光合作用光反应与暗反应的对比分析):

(从与光的关系,与温度的关系,场所,必要条件,物质变化,能量变化等角度分析)

说明:以下①代表光反应                          ②代表暗反应

与光的关系:

①需要光参与反应                                      ②不需要光参与反应

与温度的关系:

①需要适宜的温度                                      ②需要适宜的温度

场所:

①类囊体薄膜上                                         ②叶绿体基质中

条件:

①光、叶绿素                                             ②许多有关的酶

物质变化:

①⒈水的光解                                              ②⒈CO2的固定

           叶绿素                                                             酶

2H2O————→4[H]+O2                            CO2+C5—→2C3

          吸收光能

⒉ATP的合成:                                           ⒉C3的还原:

                        酶                                                          酶

ADP+Pi+能量——→ATP                              2C3+[H]———→C6H12O6

                                                                                  ATP→ADP+Pi

能量变化:

①光能转变成ATP中活跃的化学能                ②ATP中活跃的化学能转变成有机物中稳定的

化学能

 

光暗反应的联系:

①光反应的产物[H]是暗反应中C3                   ②暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成ATP提供

的还原剂;光反应形成的ATP为                     原料;暗反应继续完成把无机物合成有机物,把

暗反应提供能量。                                          能量贮存在有机物中的过程。

哪里不明白请追问,,希望对你有帮助~

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,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

光合作用的基本概念

光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类利用叶绿素等光和色素和某些细菌利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程植物之所以被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的

光合作用是将来自太阳的能量转化为化学能(糖)的绿色植物“燃料”的生态系统,是来自太阳的能量阳光是绿色植物捕获在光合作用和碳水化合物的化学分子能量存储然后通过能量从生态系统中物种的物种时,食草动物吃植物和食肉动物吃食草动物这些互动形式的食物链

光合作用吸收所有呼吸生物体产生的二氧化碳,并将氧气重新引入大气中。(KPG|u Payless| Shutterstock)

光合作用是植物、藻类和某些细菌利用太阳光能量并将其转化为化学能的过程。在这里,我们描述光合作用的一般原理,并强调科学家是如何研究这一自然过程,以帮助开发清洁燃料和可再生能源。

类型的光合作用

有两种类型的光合作用过程:氧化光合作用和非氧化光合作用。氧合和氧合光合作用的一般原理非常相似,但氧合光合作用是最常见的,见于植物、藻类和蓝藻中。“KdSPE”“KdSPs”在氧合光合作用期间,光能将电子从水(H2O)转移到二氧化碳(CO2),以产生碳水化合物。在这种转移过程中,CO2“被还原”,或接收电子,水变成“氧化”,或失去电子。最终,氧与碳水化合物一起产生。“KdSPE”“KdSPs”氧合光合作用通过吸收所有呼吸生物体产生的二氧化碳并将氧气重新引入大气而起到呼吸的平衡作用。另一方面,“KdSPE”“KDSPs”,无氧光合作用使用除水以外的电子供体。这一过程通常发生在紫色细菌和绿色硫细菌等细菌中,这些细菌主要存在于各种水生生境中。

“无氧光合作用不产生氧气-因此得名,”威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin Madison)植物学教授大卫•鲍姆(David Baum)说产生什么取决于电子供体。例如,许多细菌利用臭鸡蛋嗅到的硫化氢气体,产生固体硫作为副产品。

虽然这两种光合作用都是复杂的、多步骤的事情,整个过程可以概括为一个化学方程式。“KdSPE”“KdSPs”氧合光合作用的描述如下:“KdSPs”6CO2+12H2O+光能-C6H12O6+6O2+6H2O“KdSPE”“KdSPs”,这里六个分子的二氧化碳(CO2)与12个水分子(H2O)结合使用光能。最终的结果是形成一个碳水化合物分子(C6H12O6或葡萄糖)和六个可呼吸的氧和水分子。

类似,各种各样的无氧光合作用反应可以用一个单一的通用公式来表示:

CO2+2H2A+光能→[CH2O]+2A+H2O

方程中的字母a是一个变量,H2A代表潜在的电子给体。例如,A可以代表电子供体硫化氢(H2S)中的硫,伊利诺伊大学香槟分校的植物生物学家Govindjee和John Whitmarsh在《光生物学的概念:光合作用和光形态发生》(Narosa出版社和Kluwer学术出版社,1999)一书中解释道太阳光产生光合作用的能量。光合作用装置

以下是光合作用所必需的细胞成分。

色素

色素是赋予植物、藻类和细菌颜色的分子,但它们也负责有效地捕捉阳光。不同颜色的颜料吸收不同波长的光。下面是三个主要的类群。

叶绿素:这些绿色颜料能够捕捉蓝光和红光。叶绿素有三个亚型,称为叶绿素a、叶绿素b和叶绿素c。根据尤金·拉比诺维奇和戈文吉在其著作《光合作用》(Wiley,1969)中的说法,叶绿素a存在于所有光合作用植物中。还有一种细菌变种被恰当地命名为细菌叶绿素,它能吸收红外光。这种色素主要存在于紫色和绿色细菌中,它们能进行无氧光合作用。类胡萝卜素:这些红色、橙色或**颜料吸收蓝绿色光线。类胡萝卜素的例子有叶黄素(**)和胡萝卜素(橙色),胡萝卜素从中获得颜色。藻胆素:这些红色或蓝色的色素吸收波长的光,而叶绿素和类胡萝卜素对波长的光吸收不好。它们见于蓝藻和红藻中。

质体

光合真核生物的细胞质中含有称为质体的细胞器。根据新泽西罗格斯大学研究人员Cheong Xin Chan和Debasish Bhattacharya在《自然教育》杂志上发表的一篇文章,植物和藻类中的双膜质体被称为原生质体,而浮游生物中发现的多膜质体被称为次生质体一般含有色素或能储存营养物质。无色和无色素的白质体储存脂肪和淀粉,而染色质体含有类胡萝卜素,叶绿体含有叶绿素,如杰弗里·库珀的书《细胞:分子方法》(Sinauer Associates,2000年)中所述。

光合作用发生在叶绿体中;特别是,在基粒和基质区。基粒是细胞器最里面的部分;一组圆盘状的膜,像盘子一样堆积成柱状。单个圆盘称为类囊体。电子的转移就是在这里发生的。基粒柱间的空隙构成基质。

叶绿体类似于线粒体,细胞的能量中心,因为它们有自己的基因组或基因 ,包含在环状DNA中。这些基因编码细胞器和光合作用所必需的蛋白质。与线粒体一样,叶绿体也被认为是通过内共生过程起源于原始细菌细胞。

“质体起源于被吞噬的光合细菌,这些细菌是在十亿多年前由单细胞真核细胞获得的,”鲍姆告诉《生活科学》。鲍姆解释说,叶绿体基因的分析表明,它曾经是蓝藻群的一员,蓝藻群是“能完成产氧光合作用的一类细菌”。在他们2010年的文章中,

指出,次生质体的形成不能很好地解释为蓝藻,这类质体的起源仍然是一个争论的问题。“KdSPE”“KdSPs”触角“KdSPE”“KdSPs”色素分子与蛋白质相关联,这使得它们能够向光和向彼此移动。亚利桑那州立大学教授Wim Vermaas的一篇文章称,一个由100到5000个色素分子组成的大 构成了“触角”。这些结构有效地以光子的形式从太阳捕获光能。

最终,光能必须转移到一种色素-蛋白质复合物上,这种复合物能够以电子的形式将光能转化为化学能。例如,在植物中,光能被转化为叶绿素色素。当叶绿素色素排出一个电子,这个电子就可以转移到一个合适的接受者身上时,就完成了向化学能的转换。

反应中心

色素和蛋白质将光能转换成化学能并开始电子转移过程,被称为反应中心。

光合作用过程

植物光合作用的反应分为需要阳光和不需要阳光的反应。这两种反应都发生在叶绿体中:类囊体中的光依赖反应和基质中的光独立反应。

光依赖反应(也称为光反应):当一个光子击中反应中心时,像叶绿素这样的色素分子释放出一个电子。

做有用工作的诀窍是阻止这个电子找到它的w“回到它原来的家,”鲍姆告诉现场科学这是不容易避免的,因为叶绿素现在有一个“电子空穴”倾向于吸引附近的电子。

释放的电子通过电子传输链设法逃逸,电子传输链产生产生产生ATP(细胞化学能源三磷酸腺苷)和NADPH所需的能量。原始叶绿素色素中的“电子孔”是通过从水中吸收一个电子来填充的。结果,氧被释放到大气中。

与光无关的反应(也称为暗反应,称为卡尔文循环):光反应产生ATP和NADPH,这是驱动暗反应的丰富能源。卡尔文循环包括三个化学反应步骤:碳固定、还原和再生。这些反应使用水和催化剂。来自二氧化碳的碳原子是固定的,当它们被构建成最终形成三个碳糖的有机分子时。这些糖随后被用来制造葡萄糖或循环利用,再次启动卡尔文循环。

这张2010年6月的卫星照片显示,南加州的池塘正在生长藻类。(PNNL,QuickBird卫星)光合作用在未来

光合作用生物是一种可能的方式来产生清洁燃烧的燃料,如氢甚至甲烷。最近,芬兰图尔库大学的一个研究小组研究了绿藻产生氢气的能力。绿藻如果首先暴露在黑暗、厌氧(无氧)的环境中,然后暴露在光下,它们可以产生几秒钟的氢气。正如他们在2018年发表在《能源与环境科学》杂志上的研究报告所述,研究小组设计了一种将绿藻的氢气产生时间延长三天的方法在人工光合作用领域也取得了进展。例如,来自加利福尼亚大学的一组研究人员伯克利开发了一种人造系统,用纳米线或直径为几十亿分之一米的电线捕获二氧化碳。这些电线进入微生物系统,通过利用阳光的能量将二氧化碳还原成燃料或聚合物。该研究小组于2015在NealNoNoNoKDSPE“KDSPs”杂志上发表了它的设计,该研究组成员在《科学》杂志上发表了一项研究,描述了另一种人工光合系统,其中专门设计的细菌被用来利用阳光、水和二氧化碳制造液体燃料。一般来说,植物只能利用大约1%的太阳能,并在光合作用期间利用太阳能生产有机化合物。相比之下,研究人员的人工系统能够利用10%的太阳能生产有机化合物。

继续研究光合作用等自然过程,帮助科学家开发利用各种可再生能源的新方法。在阳光的照耀下,植物和细菌无处不在,利用光合作用的能量是创造清洁燃烧和碳中性燃料的合理步骤。

附加资源:

加州大学,伯克利:光合色素亚利桑那州立大学:光合及其应用简介伊利诺伊大学香槟分校:什么是光合

什么是光合作用???

光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存著能量的有机物,并且释放出氧的过程

光合作用的定义是什么其意义是什么

光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存著能量的有机物,并且释放出氧的过程

植物的光合作用有什么好处

植物与动物不同,它们没有消化系统,因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说,在阳光充足的白天,它们将利用阳光的能量来进行光合作用,以获得生长发育必需的养分。

这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下,把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为葡萄糖,同时释放氧气:

什么叫光合作用

光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存著能量的有机物,并且释放出氧的过程。我们每时每刻都在吸入光合作用释放的氧。我们每天吃的食物,也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。那么,光合作用是怎样发现的呢?

光合作用的发现 直到18世纪中期,人们一直以为植物体内的全部营养物质,都是从土壤中获得的,并不认为植物体能够从空气中得到什么。1771年,英国科学家普利斯特利发现,将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内,蜡烛不容易熄灭;将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内,小鼠也不容易窒息而死。因此,他指出植物可以更新空气。但是,他并不知道植物更新了空气中的哪种成分,也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。后来,经过许多科学家的实验,才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物。1864年,德国科学家萨克斯做了这样一个实验:把绿色叶片放在暗处几小时,目的是让叶片中的营养物质消耗掉。然后把这个叶片一半曝光,另一半遮光。过一段时间后,用碘蒸气处理叶片,发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化,曝光的那一半叶片则呈深蓝色。这一实验成功地证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。1880年,德国科学家恩吉尔曼用水绵进行了光合作用的实验:把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气并且是黑暗的环境里,然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察发现,好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位附近;如果上述临时装片完全暴露在光下,好氧细菌则集中在叶绿体所有受光部位的周围。恩吉尔曼的实验证明:氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

光合作用的过程:1光反应阶段 光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光能才能进行,这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。暗反应阶段 光合作用第二个阶段中的化学反应,没有光能也可以进行,这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段和暗反应阶段是一个整体,在光合作用的过程中,二者是紧密联系、缺一不可的。光合作用的重要意义 光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。因此,光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。第一,制造有机物。绿色植物通过光合作用制造有机物的数量是非常巨大的。据估计,地球上的绿色植物每年大约制造四五千亿吨有机物,这远远超过了地球上每年工业产品的总产量。所以,人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”。绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。 第二,转化并储存太阳能。绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能,并储存在光合作用制造的有机物中。地球上几乎所有的生物,都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的。煤炭、石油、天然气等燃料中所含

叶得光合作用和叶的蒸腾作用分别是什么

叶的光合作用是植物的绿叶在阳光的照射下,将空气中的二氧化碳和水合成植物所需的养料,同时释放出氧气。叶的蒸腾作用是植物体内的水分受热以后,会变成水蒸气从叶的气孔跑出,腾飞到空中。

什么是光合作用的主要原料,被称为什么

光合作用是指绿色植物利用光能,在叶绿体里,把二氧化碳和水合成有机物,释放氧气,并把光能转化成化学能储存在制造的有机物中的过程。

由此可见绿色植物的原料是二氧化碳和水,产物是有机物和氧气,条件是光,场所是叶绿体。

参与植物光合作用的水和二氧化碳在生态系统的成分中被称为生产者。生产者是能利用简单的无机物合成有机物的自养生物或绿色植物。能够通过光合作用把太阳能转化为化学能,或通过化能合成作用,把无机物转化为有机物不仅供给自身的发育生长,也为其他生物提供物质和能量,在生态系统中居于最重要地位。

植物通过什么进行光合作用

植物利用它特有的叶绿素吸收日光能,将二氧化碳和水转化为富含能量的有机物,并释放氧气的过程。这一过程极其复杂,包括光反应和暗反应。

光合作用是地球上规模最大的无机物转变为有机物(每年约可合成4250亿吨)的过程,也是太阳能转变为化学能并蓄积在合成的有机物中(每年约 63×1015兆焦)的过程。地球上只有绿色植物(绩有光合细菌)能通过光合作用,直接从太阳光截获能量,并利用它将无机物(二氧化碳)还原成有机物,作为自身的养料。其他生物(包括人类在内)不能直接利用太阳能,而是直接或间接依靠绿色植物光合作用所提供的有机物和能量进行生命活动。因此,光合作用保证了整个生物界生命活动的进行和生命的延续。由于光合作用同化二氧化碳,释放氧气,因此使大气中二氧化碳和氧的含量长期以来保持基本稳定。另外,光合作用对生物进化也有重要意义。地球上原始大气中几乎没有游离的氧,约在30亿年前,出现了最早具有光合能力的蓝藻,地球上开始有了氧气的积累,为需氧生物的发生、发展创造了条件。由此可见,光合作用是地球上生物生存、繁荣和发展的根本源泉。

光合作用的式子是什么?

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