探究植物的光合作用

蔣涵羽

【摘 要】植物是大自然的重要組成部分，在美化環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要的作用。植物的光合作用是綠色植物賴以生存的一個(gè)生化反應(yīng)，也是促進(jìn)自然界碳、氧平衡的一個(gè)重要功能。本文主要對(duì)植物的光合作用進(jìn)行研究和分析，介紹了光合作用的總體內(nèi)容、作用原理和固碳作用，為同學(xué)們生物課中光合作用內(nèi)容的學(xué)習(xí)提供參考。

【關(guān)鍵詞】探究；植物；光合作用；生物

只要一提起植物的光合作用，我們就很容易聯(lián)想到“植物——存在葉綠素——光合作用”這樣的模式。在高中生物的課本當(dāng)中，光合作用是很重要的一個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容，在光合作用的學(xué)習(xí)當(dāng)中，綠葉中的色素種類和作用是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。對(duì)于植物的光合作用來(lái)說(shuō)，光的強(qiáng)度、空氣中二氧化碳的濃度、自然界的溫度和光的成分對(duì)光合作用都是有影響的。對(duì)于光合作用的強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，在一定的時(shí)間內(nèi)，可以用原料的消耗或者產(chǎn)物的生成數(shù)量來(lái)進(jìn)行表示，常見(jiàn)的表示方式是用氧氣的釋放量來(lái)表示。

一、光合作用的簡(jiǎn)介

光合作用指的是在可見(jiàn)光的照射之下，含有葉綠體的綠色植物動(dòng)物，或者一些細(xì)菌經(jīng)過(guò)光反應(yīng)和碳反應(yīng)，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，同時(shí)釋放出氧氣的過(guò)程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，光合作用就是光能的合成作用，而碳反應(yīng)也叫做暗反應(yīng)。光合作用是你系列比較復(fù)雜的代謝反應(yīng)的總和，也是生物界賴以生存的一個(gè)基礎(chǔ)，對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，在碳和氧的平衡方面發(fā)揮著重要的作用。光合作用可以分為產(chǎn)生氧氣的光合作用和不產(chǎn)生氧氣的光合作用，植物的光合作用一般都是產(chǎn)生氧氣的光合作用。

二、作用原理

植物和動(dòng)物是不一樣的，它們沒(méi)有消化系統(tǒng)，必須要依靠其他的方式來(lái)對(duì)營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行攝取，簡(jiǎn)單點(diǎn)來(lái)說(shuō)，植物本身就是一種自養(yǎng)型的生物。對(duì)于綠色的植物來(lái)說(shuō)，如果陽(yáng)光比較充足，那么植物就可以利用太陽(yáng)光能來(lái)進(jìn)行光合作用，從而獲取自己在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中必要的一些養(yǎng)分。如果光照強(qiáng)度比較強(qiáng)，那么植物的氣孔就會(huì)關(guān)閉，導(dǎo)致植物的光合作用強(qiáng)度在不斷的減弱。在植物進(jìn)行光合作用的過(guò)程中，葉綠體是非常關(guān)鍵的參與者，葉綠體會(huì)在陽(yáng)光的作用下，把通過(guò)氣孔進(jìn)入到葉子內(nèi)部的二氧化碳和由根部吸收的水轉(zhuǎn)換成淀粉一類的物質(zhì)，并且釋放出氧氣。從專業(yè)的角度來(lái)說(shuō)，光合作用就是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成ATP中比較活躍的化學(xué)能然后再轉(zhuǎn)換成有機(jī)物里面穩(wěn)定的化學(xué)能的過(guò)程。

三、固碳作用

對(duì)于綠色植物的光合作用來(lái)說(shuō)，固碳作用是它的一個(gè)典型的功能。實(shí)質(zhì)上，固碳作用是一系列的酶促反應(yīng)。在生物界當(dāng)中，存在著幾種主要的固碳方式，最重要的一種固碳方式就是卡爾文循環(huán)。但是對(duì)于綠色植物來(lái)說(shuō)，不是所有光合作用的細(xì)胞都是使用這種卡爾文循環(huán)的方式來(lái)進(jìn)行碳的固定的，例如綠硫細(xì)菌就是使用具有還原性的三羧酸來(lái)進(jìn)行碳的循環(huán)。綠曲撓菌則使用3-羥基丙酸的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)。此外，還有一些生物是使用核酮糖-單磷酸的途徑和絲氨酸的途徑來(lái)進(jìn)行碳的固定。在綠色植物當(dāng)中，固碳作用一般發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)當(dāng)中，固碳作用的情況會(huì)受到外界溫度和二氧化碳濃度的影響。由于不同的植物，它的固碳作用和過(guò)程是不一樣的，同時(shí)葉片的解剖結(jié)構(gòu)也是不相同的。這種情況的出現(xiàn)，體現(xiàn)的是植物對(duì)環(huán)境的使用結(jié)果。在綠色植物當(dāng)中，它的固態(tài)作用會(huì)有三種類型，分別是C3、C4和CAM，CAM也被稱為景天酸代謝。這三種類型的劃分是根據(jù)二氧化碳的固定，這個(gè)過(guò)程的不同來(lái)進(jìn)行的。

卡爾文循環(huán)也被稱為還原磷酸戊糖循環(huán)。它的反應(yīng)場(chǎng)所是葉綠體內(nèi)的基光合作用，也就是光能的合成作用。是植物、藻類和某些細(xì)菌在可見(jiàn)光的照射之下，利用自身的光合色素，把二氧化碳或者是硫化氫和水轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的一個(gè)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，還會(huì)有氧氣或氫氣的產(chǎn)生，屬于生化過(guò)程。

對(duì)于碳循環(huán)來(lái)說(shuō)，它主要分成三個(gè)階段，分別是羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生。對(duì)于大部分的植物來(lái)說(shuō)，他們會(huì)把所吸收到的一分子二氧化碳，在二磷酸核酮糖羧化酶的作用下，整合到一個(gè)五碳糖的分子的第二位碳原子上。這個(gè)過(guò)程也就是二氧化碳的固定，在這一步的反應(yīng)當(dāng)中，它的存在意義是把本來(lái)不怎么活潑的二氧化碳分子進(jìn)行活化，從而使這個(gè)二氧化碳分子在后面能夠被還原。這種合成的六碳化合物是不怎么穩(wěn)定的，會(huì)馬上分解成兩分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。3-磷酸甘油酸會(huì)被光反應(yīng)中所生成的NADP+H還原，這個(gè)還原的過(guò)程是需要消耗ATP的，還原之后產(chǎn)生的物質(zhì)是3-磷酸丙糖。在經(jīng)過(guò)一些列復(fù)雜的生化反應(yīng)之后，一個(gè)碳原子會(huì)被用來(lái)進(jìn)行葡萄糖的合成，從而離開(kāi)這個(gè)循環(huán)的過(guò)程，剩下的五個(gè)碳原子經(jīng)過(guò)一系列的變化之后，最后會(huì)生成一個(gè)1，5-二磷酸核酮糖，使得整個(gè)循環(huán)進(jìn)行重新的開(kāi)始。這個(gè)循環(huán)經(jīng)過(guò)六次的運(yùn)行之后，就會(huì)生成一個(gè)分子的葡萄糖。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，光合作用是綠色植物賴以生存的關(guān)鍵，也是生物界中所有生物賴以生存的條件。對(duì)于地球的碳氧循環(huán)來(lái)說(shuō)，植物的光合作用是必不可少的，在這樣的情況下，對(duì)于植物的光合作用進(jìn)行探究，可以為高中生物課程的學(xué)習(xí)提供參考和幫助。

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