光合作用的過程 光合作用的意義

光合作用，通常是指綠色植物（包括藻類）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機物，同時釋放氧氣的過程。其主要包括光反應(yīng)、暗反應(yīng)兩個階段，涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應(yīng)步驟，對實現(xiàn)自然界的能量轉(zhuǎn)換、維持大氣的碳-氧平衡具有重要意義。

光合作用的過程

光反應(yīng)階段

?光能的吸收與轉(zhuǎn)換?：在葉綠體的類囊體薄膜上，葉綠素等光合色素分子吸收光能，將光能轉(zhuǎn)換為電能。

?水的光解?：在光照下，水分子被分解為氧氣、質(zhì)子和電子。質(zhì)子用于形成ATP，而電子則通過電子傳遞鏈進一步傳遞。

?ATP和NADPH的形成?：通過光合磷酸化和NADP+的還原，形成ATP和NADPH，這些是高能化合物，用于暗反應(yīng)階段。

暗反應(yīng)階段

?CO2的固定?：在葉綠體基質(zhì)中，二氧化碳被一種稱為RuBP（核酮糖-1,5-二磷酸）的化合物固定，形成3-磷酸甘油酸。

?C3化合物的還原?：在ATP和NADPH的參與下，3-磷酸甘油酸經(jīng)過一系列反應(yīng)被還原成葡萄糖或其他糖類，同時再生RuBP，完成碳循環(huán)。

總體反應(yīng)式

光合作用的總體化學(xué)方程式可以表示為：

[6CO_2+6H_2O\xrightarrow{光照，葉綠體}C_6H_{12}O_6+6O_2]

這個反應(yīng)不僅轉(zhuǎn)換了光能為化學(xué)能，還調(diào)節(jié)了大氣中的碳和氧的平衡。

光合作用的意義

將太陽能變?yōu)榛瘜W(xué)能

植物在同化無機碳化物的同時，把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，儲存在所形成的有機化合物中。每年光合作用所同化的太陽能約為人類所需能量的10倍。有機物中所存儲的化學(xué)能，除了供植物本身和全部異養(yǎng)生物之用外，更重要的是可供人類營養(yǎng)和活動的能量來源。因此可以說，光合作用提供今天的主要能源。綠色植物是一個巨型的能量轉(zhuǎn)換站。

把無機物變成有機物

植物通過光合作用制造有機物的規(guī)模是非常巨大的。據(jù)估計，植物每年可吸收CO2約7×1011噸，合成約5000億噸的有機物。地球上的自養(yǎng)植物同化的碳素，40%是由浮游植物同化的，余下60%是由陸生植物同化的。人類所需的糧食、油料、纖維、木材、糖、水果等，無不來自光合作用，沒有光合作用，人類就沒有食物和各種生活用品。換句話說，沒有光合作用就沒有人類的生存和發(fā)展。

維持大氣的碳-氧平衡

大氣之所以能經(jīng)常保持21%的氧含量，主要依賴于光合作用（光合作用過程中放氧量約）。光合作用一方面為有氧呼吸提供了條件，另一方面，氧氣的積累，逐漸形成了大氣表層的臭氧（O3）層。臭氧層能吸收太陽光中對生物體有害的強烈的紫外輻射。植物的光合作用雖然能清除大氣中大量的CO2，但大氣中CO2的濃度仍然在增加，這主要是由城市化及工業(yè)化所致。