文档介绍：植物生理学研究进展论文题目光合作用的原理、过程及应用学院专业班级学生姓名指导老师撰写日期: 2015 年6月 20日光合作用( 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, 叶绿体在可见光的照射下, 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[1] )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。作用原理植物与动物不同, 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, 植物就是所谓的自养生物的一种。对于绿色植物来说, 在阳光充足的白天( 在光照强度太强的时候植物的气孔会关闭,导致光合作用强度减弱) ,它们利用太阳光能来进行光合作用, 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, 把经由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淀粉等物质,同时释放氧气。光合作用是将太阳能转化为 ATP 中活跃的化学能再转化为有机物中稳定的化学能的过程: 化学方程式 CO2+H2O →( CH2O ) +O2 (反应条件:光能和叶绿体) 12H2O + 6CO2+ 阳光→ C6H12O6 (葡萄糖) + 6O2+ 6H2O (与叶绿素产生化学作用) (化学反应式 12H2O + 6CO2 → C6H12O6 (葡萄糖) + 6O2+ 6H2O 标条件是酶和光照, 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( Electron Transport Chain) 电子传递链分为循环和非循环。非循环电子传递链从光系统 II 出发,会裂解水,释放出氧气,生产 ATP 与 NADPH. 循环电子传递链不会产生氧气, 因为电子来源并非裂解水。最后会生成 ATP. 由光合作用的简要过程可见, 从叶绿素 a 吸收光能开始, 就发生了电子的移动,形成了电子传递链,有了电子传递链,才能使得 ATP 合成酶将 ADP 和磷酸合成 ATP. 因此,它的能量转化过程为: 光能→电能→不稳定的化学能(能量储存在 ATP 的高能磷酸键) →稳定的化学能(淀粉等糖类的合成) 注意: 光反应只有在光照条件下进行, 而只要在满足碳反应条件的情况下碳反应都可以进行。也就是说碳反应不一定要在黑暗条件下进行。反应阶段光合作用可分为光反应和碳反应(旧称暗反应)两个阶段。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。( 蓝细菌等微生物的反应场所在细胞膜) (色素所在地) 光合作用的反应: (原料) 光(产物)水----------- →氧气( 光和叶绿体是条件) + 能量( 储存在 AT P 中) + 还原氢( NADPH ) 叶绿体过程:①水的光解: 2H2O → 4[H]+O2 ( 在光和叶绿体中的色素的催化下)。② ATP 的合成: ADP+Pi+ 能量→ ATP (在酶的催化下)。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)。碳反应条件:多种酶。场所:叶绿体基质。过程: ①碳的固定: C5+CO2 → 2C3( 在酶的催化下) ② C3+[H] →(CH2O)+C