光合作用是如何發(fā)生的 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。

光合作用介紹

綠色植物利用太陽的光能，同化二氧化碳（CO2）和水（H2O）制造有機物質(zhì)并釋放氧氣的過程，稱為光合作用。光合作用所產(chǎn)生的有機物主要是碳水化合物，并釋放出氧氣。

光合作用是地球上最重要的化學反應(yīng)之一，它為生命提供了能量和氧氣，維持了生態(tài)系統(tǒng)的平衡。諾貝爾基金會在1988年給一項光合作用研究成果頒發(fā)諾貝爾獎的頒獎評語中，稱光合作用是“地球上最重要的化學反應(yīng)”。

光合作用是如何發(fā)生的

光反應(yīng)階段

光反應(yīng)階段的特征是在光驅(qū)動下水分子氧化釋放的電子通過類似于線粒體呼吸電子傳遞鏈那樣的電子傳遞系統(tǒng)傳遞給NADP+，使它還原為NADPH。電子傳遞的另一結(jié)果是基質(zhì)中質(zhì)子被泵送到類囊體腔中，形成的跨膜質(zhì)子梯度驅(qū)動ADP磷酸化生成ATP。

暗反應(yīng)階段

暗反應(yīng)階段是利用光反應(yīng)生成NADPH和ATP進行碳的同化作用，使氣體二氧化碳還原為糖。由于這階段基本上不直接依賴于光，而只是依賴于NADPH和ATP的提供，故稱為暗反應(yīng)階段。

光合作用的過程是一個比較復雜的問題，從表面上看，光合作用的總反應(yīng)式似乎是一個簡單的氧化還原過程，但實質(zhì)上包括一系列的光化學步驟和物質(zhì)轉(zhuǎn)變問題。根據(jù)現(xiàn)代的資料，整個光合作用大致可分為下列3大步驟：①原初反應(yīng)，包括光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換；②電子傳遞和光合磷酸化，形成活躍化學能（ATP和NADPH）；③碳同化，把活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學能（固定CO2，形成糖類）。在介紹光合作用的反應(yīng)過程前，對光合作用過程中涉及的光合色素及光系統(tǒng)進行一定的了解是必要的。

光合作用的意義

將太陽能變?yōu)榛瘜W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。