光合作用的定義,光合作用的定義和意義是什麼

2021-03-03 20:51:58 字數 4719 閱讀 4602

1樓:世冬梅靳以

是植物在可見光的照射下,經過光反應和碳反應,利用光合色素,將二氧化碳(或硫化氫)和水轉化為有機物,並釋放出氧氣(或氫氣)的生化過程。光合作用是一系列複雜的代謝反應的總和,是生物界賴以生存的基礎,也是地球碳氧迴圈的重要媒介。

光合作用的定義和意義是什麼?

2樓:豌豆射手

定義:1、光合作用是植物、藻類等生產者和某些細菌,利用光能,將二氧化碳、水或是硫化氫轉化為碳水化合物。

2、光合作用可分為產氧光合作用和不產氧光合作用。

3、植物之所以被稱為食物鏈的生產者,是因為它們能夠通過光合作用利用無機物生產有機物並且貯存能量,其能量轉換效率約為6%。

意義:1、把無機物轉變成有機物。

2、將光能轉變成化學能,綠色植物在同化二氧化碳的過程中,把太陽光能轉變為化學能,並蓄積在形成的有機化合物中。

3、維持大氣o2和co2的相對平衡。

作用原理:

1、植物與動物不同,它們沒有消化系統,因此它們必須依靠其他的方式來進行對營養的攝取,植物就是所謂的自養生物的一種。

2、這個過程的關鍵參與者是內部的葉綠體。葉綠體在陽光的作用下,把經由氣孔進入葉子內部的二氧化碳和由根部吸收的水轉變成為澱粉等能源物質,同時釋放氧氣。

影響條件:

1、光照。光合作用是一個光生物化學反應,所以光合速率隨著光照強度的增加而加快。

2、二氧化碳。co2是綠色植物光合作用的原料,它的濃度高低影響了光合作用暗反應的進行。

3、溫度。溫度對光合作用的影響較為複雜。

4、礦質元素。這直接或間接影響光合作用。

光合作用的定義是什麼?其意義是什麼?

3樓:國迎彤澄春

定義:光合作用,是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,並且釋放出氧氣的過程。

光合作用是什麼?

4樓:中國農業出版社

(photosynthesis)

(高榮孚)

綠色植物吸收日光能,將二氧化碳和水合成為有機物質並貯存能量,釋放氧氣的生理過程。可用下式表示:

光合作用經歷兩個過程——光反應和暗反應。光反應是利用光能把水分解,放出氧。光能轉化為具有能量的中間產物還原的煙醯胺腺嘌呤二核苷磷酸酯(nadph)和三磷酸腺苷(atp)。

暗反應是固定二氧化碳形成中間產物,利用nadph和atp使中間產物還原;並再生固定二氧化碳的化合物。

光合作用是2023年英國化學家皆里斯特利(j.pnestley)發現的,他觀察到綠色植物能使密閉容器中的蠟燭較長時間燃燒,或使老鼠能繼續生存。2023年荷蘭科學家英根—豪斯(j.

ingen—housz)發現植物只有在光下釋放出氧氣。隨後在一個相當長的歷史階段,一些學者證明了植物能利用co2並與有機物的增加有關;而氧的釋放與吸收co2是等量的。同時發現了葉綠素與光能的吸收有關。

在建立光合作用的現代概念中,在2023年就有學者提出了光合作用包括光化學或光反應和非光化學(暗)反應的兩個階段。2023年英國劍橋大學的希爾(r.hill)用離體的葉綠體在光下和有電子受體(三價鐵離子)存在時,能放出氧和將電子受體還原,首先用實驗方法證明了光反應的存在。

在第二次世界大戰後,由於放射性同位素的應用,以及分析技術的發展,在2023年前後,美國加利福尼亞大學的卡爾文(m.calvin)和他的同事以及其他學者的研究,科學地闡明瞭光合作用碳代謝途徑。阿儂(d.

i.arnon)等人提出了光合作用中atp形成的光合磷酸化作用。後來希爾等提出了兩個光系統概念。

至此光合作用的現代概念基本形成。從60年代到80年代是光合作用突飛猛進的時期,光合作用的研究發展迅速。

光合作用過程

光合作用包括光物理和光化學以及一系列生物化學過程。

光反應由葉綠素和類胡蘿蔔素組成的光系統——光系統ⅰ(psⅰ)和光系統ⅱ(psⅱ),接受光量子的能量,通過光系統ⅰ、ⅱ的反應中心進行光化學變化。首先是psⅱ接受光能通過含有錳的放氧的酶系統將水分解,釋放出氧氣,並從中取得電子和質子,使質體醌還原,還原的質體醌將電子交給細胞色素b和細胞色素f等組成的複合體,然後將質體菁還原。還原的質體菁將電子傳遞給被光激發的psⅰ而氧化,並可再接受新的電子。

psⅰ則將電子進一步傳遞給另外的電子受體(以x代表尚未完全確定的傳遞體),然後將nadp還原為nadph。這種電子傳遞過程稱為光合電子鏈(圖1)。與電子傳遞相偶聯的是質子(h+)在葉綠體的類囊體膜內外的移動,造成了膜內外的質子推動力,組成了另一種能量的傳遞,使無機磷酸鹽轉變atp的高能磷酸鍵。

這一過程被稱為光合磷酸化作用。atp和nadph是光反應的兩個產物,其能量是間接地從光能轉化而來,為光合作用的暗反應提供能量,所以被稱為同化力。

圖1 光合電子鏈示意圖

暗反應光合作用中固定二氧化碳和還原的整個生化過程不直接需要光,但利用光反應所轉化的能。2023年前後,卡爾文等人闡明,由二磷酸核酮糖(rubp)在二磷酸核酮糖羧化酶作用下,與co2生成磷酸甘油酸(pga),因pga是三碳化合物(c3),故稱c3途徑。具有這一途徑的植物稱為c3植物。

pga通過酶的作用,並利用atp和nadph的能量,被還原為磷酸甘油醛,並轉化成糖。rubp則通過較為複雜的途徑再生,不斷地被用於固定co2,這一過程有多種磷酸戊糖參加,故稱還原的磷酸戊糖途徑,或稱卡爾文迴圈(圖2)。另外,有些植物例如玉米、高粱、甘蔗等,在其葉肉細胞葉綠體中,co2與磷酸烯醇式丙酮酸生成最初產物四碳的二羧酸——草醯乙酸,並還原成蘋果酸(或天冬氨酸)。

再將c4化合物轉運到維管束鞘細胞中脫羧放出co2和生成丙酮酸,co2則以c3途徑的方式再次被固定。丙酮酸又運回葉肉細胞再用於co2固定,因而稱四碳二羧酸途徑。c4途徑是在卡爾文迴圈的基礎上,增加葉肉細胞中固定co2的羧化反應和羧化產物的運輸,以及脫羧反應。

景天科及其他一些植物的氣孔在白天關閉夜間開放,因而co2在夜間被固定產生蘋果酸,在白天雖然氣孔關閉,但蘋果酸分解放出co2,再通過卡爾文迴圈被固定,形成糖等有機化合物。其整個生物化學反應與c4途徑相似,但發生在同一細胞中,co2的固定和還原在不同時間進行。

圖2 光合作用碳代謝途徑

光呼吸植物在光合作用中,同時存在釋放co2和吸收o2的反應。是一種特殊的生化途徑,不同於一般的呼吸作用。這是因為植物的二磷酸核酮糖羧化酶同時又具有加氧酶的活性,使rubp與o2結合生成一個pga和一個乙醇酸。

乙醇酸在過氧化體中被氧化為乙醛酸,再轉化為甘氨酸:兩個甘氨酸被釋放出一個co2,產生絲氨酸,再轉化為甘油酸,進入長爾文迴圈。這個過程是在葉綠體、過氧化體和線粒體三個細胞器中完成的。

(圖3)c3植物存在著明顯的光呼吸,從而降低了co2的利用效率。c4植物則無明顯的光呼吸。

圖3 光呼吸的代謝途徑

光合作用的強弱,以光合速率(強度)來表示。它的單位通常以單位葉面積(m2、dm2)或單位重量(乾重或鮮重g、kg),在單位時間(hr、天或年)同化co2量(mg、g、kg)或積累的乾重來表示。

影響光合作用的因子

光合速率受到植物內部的遺傳因子和生理狀況以及環境因子的影響。

種和品種間的差異

不同植物間的光合速率有很大差異。一般每平方分米葉子每小時同化數毫克到十幾毫克,高的可超過20毫克。品種間也有不同,如不同品種楊樹,其光合速率,有的小於10毫克,有的大於25毫克,相差一倍以上。

光植物從黑暗轉移到光下時,隨光強度的增加到某一光強度,光合作用吸收的二氧化碳與呼吸作用釋放的二氧化碳相等,表面上不發生淨的二氧化碳交換,即淨光合速率為零。這時的光強度稱為光補償點。此後隨光強度增加光合速率增加,當光合速率不隨光強度增加而增加,光合作用達到飽和,這時的光強度,稱為光飽和點。

樹木的光補償點一般從數百lux到2000lux左右,光飽和點從10000~60000lux。光補償點和光飽和點與樹種特性有關,一般陽性樹種的光飽和點和光補償點較高。同一樹木中的陽生葉和陰生葉也有相似的情況。

溫度對於溫帶樹木,淨光合作用可在零下3~5℃開始,隨溫度增加到15~25℃時出現高峰,隨後光合速率隨溫度升高而下降,到最高溫度時,淨光合作用為零。這就是所謂光合溫度三基點(最低、最適、最高)。不同樹種的三基點有差異,而同一樹種中還與種源地的溫度有關,這反應了樹種的適應特性。

二氧化碳濃度

大氣中約有330ppm左右的二氧化碳,對光合作用來說是較低的,當co2濃度增加到1000ppm,光合速率與濃度幾乎成線性關係,繼續增加時,有的植物光合速率繼續增加,有的速率變慢,有的還會出現下降。這可能與葉片氣孔對co2濃度的反應不同有關,因為co2濃度增加時,可以增加葉子氣孔擴散阻力,使co2不易進入葉肉,致使光合速率發生變化。當co2濃度降到某一濃度時,淨光合速率為零,這時稱為二氧化碳補償點。

c3植物具有較高的二氧化碳補償點,可以從30ppm到150ppm;而c4植物可低於10ppm。木本植物的二氧化碳補償點具有c3植物的特徵,一般都較高,如楊樹的很多品種在50~60ppm。

水水分逆境(過多或虧缺)影響光合作用。水分虧缺(包括土壤乾旱和大氣乾旱),可以使氣孔關閉,增加氣孔阻力,同時葉肉細胞內固定二氧化碳的速率降低。當土壤缺水,使葉片水勢降低到-1.

2~-1.5mpa時,中生植物光合作用將受到嚴重的抑制,或降到零。一種適應乾旱的灌木生長在溼潤條件下,-0.

5mpa時光合速率下降;而生長乾旱地區的植株,在-2.9mpa時只是輕微影響,在-2.5mpa時還能測出明顯的光合作用。

大氣溼度也可影響葉的水分狀況,土壤含水量相同,相對溼度從75%降至40%,冷杉的光合作用可降低一半。大氣乾旱能加劇土壤乾旱對光合作用的影響,要保持較高的光合速率,空氣溼度要保持在70%以上。

其他土壤營養狀況、大氣和土壤汙染物以及其他很多因子都能影響光合作用,對樹木和植物發生影響。

光合作用是植物積累能量的重要過程,也是地球上利用太陽能最多的一個過程。因此,對光合作用的研究就顯得十分重要。

光肩星天牛成蟲

光合作用中淨光合作用,真光合作用和呼吸作用之間的關係

淨光合作用 總光合作用 我們好像不叫真光合作用 呼吸作用 呼吸作用為光合作用提供動力 真光合作用也就是總光合作用,它等於淨光合作用加上呼吸作用 高中生物光合作用的真光合,淨光合,呼吸作用的分別與涉及到的計算 真正的光合速率的意思是植物細胞進行光合作用需要二氧化碳,這些二氧化碳有回兩個 一個是植物細胞...

光合作用的定義是什麼

光合作用 photosynthesis 即光能合成作用,是植物 藻類和某些細菌,在可見光的照射下,經過光反應和碳反應,利用光合色素,將二氧化碳 或硫化氫 和水轉化為有機物,並釋放出氧氣 或氫氣 的生化過程。同時也有將光能轉變為級物中化學能的能量轉化過程。光合作用是一系列複雜的代謝反應的總和,是生物界...

光合作用的意義,光合作用的意義

1 製造有機物,實現巨大的物質轉變,將co2和h2o合成有機物 2 轉化並儲存太陽能 3 淨化空氣,使大氣中的o2和co2含量保持相對穩定 4 對生物的進化具有重要作用。在綠色植物出現以前,地球上的大氣中並沒有氧,只是在距今 12億至30億年以前,綠色植物在地球上出現並逐漸佔有優勢後,地球的大氣中才...