一、 光合作用
光合作用即光能合成作用,是指含有葉綠體的綠色植物和某些細菌,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。
二、 光合作用的過程
1、 光合作用的過程
①光反應階段
a、水的光解:2H2O→4[H]+O2(為暗反應提供氫)
b、ATP的形成:ADP+Pi+光能—→ATP(為暗反應提供能量)
2、 光反應與暗反應的區別與聯繫
①場所:光反應在葉綠體基粒片層膜上,暗反應在葉綠體的基質中。
③物質變化:光反應發生水的光解和ATP的形成,暗反應發生CO2的固定和C3化合物的還原。
④能量變化:光反應中光能→ATP中活躍的化學能,在暗反應中ATP中活躍的化學能→CH2O中穩定的化學能。
⑤聯繫:光反應產物[H]是暗反應中CO2的還原劑,ATP為暗反應的進行提供了能量,暗反應產生的ADP和Pi為光反應形成ATP提供了原料。
三、 葉綠體色素
①分布:基粒片層結構的薄膜上。
②色素的種類:高等植物葉綠體含有以下四種色素。
A、葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,包括葉綠素a(藍綠色)和葉綠素b;
B、類胡蘿蔔素主要吸收藍紫光,包括胡蘿蔔素和葉素。
四、 葉綠體的酶
分布在葉綠體基粒片層膜上(光反應階段的酶)和葉綠體的基質中(暗反應階段的酶)。
五、 光合作用的意義
①提供了物質來源和能量來源。
②維持大氣中氧和二氧化碳含量的相對穩定。
③對生物的進化具有重要作用。總之,光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝。
六、 影響光合作用的因素
有光照(包括光照的強度、光照的時間長短)、二氧化碳濃度、溫度(主要影響酶的作用)和水等。這些因素中任何一種的改變都將影響光合作用過程。
七、 光合作用化學方程式
CO2+H2O→(CH2O)+O2(反應條件:光能和葉綠體)
6H2O+6CO2+陽光→C6H12O6(葡萄糖)+6O2(與葉綠素產生化學作用)
(化學反應式12H2O+6CO2→C6H12O6(葡萄糖)+6O2+6H2O箭頭上標的條件是:酶和光照,下面是葉綠體)
H2O→2H++2e-+1/2O2(水的光解)
NADP++2e-+H+→NADPH(遞氫)
ADP+Pi+能量→ATP(遞能)
CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定)
2C3化合物+4NADPH→C5糖(有機物的生成或稱為C3的還原)
C3(一部分)→C5化合物(C3再生C5)
C3(一部分)→儲能物質(如葡萄糖、蔗糖、澱粉,有的還生成脂肪)
ATP→ADP+Pi+能量(耗能)
C3:某些3碳化合物
C5:某些5碳化合物
能量轉化過程:光能→電能→ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能→ATP中活躍的化學能
註:因為反應中心吸收了特定波長的光後,葉綠素a激發出了一個電子,而旁邊的酵素使水裂解成氫離子和氧原子,多餘的電子去補葉綠素a分子上缺的。產生ATP與NADPH分子,這個過程稱為電子傳遞鏈。