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君子忧道不忧贫。——孔丘

微生物—光合作用

微生物—光合作用

光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，

在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为葡萄糖，并释放出氧气的

生化过程。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所贮存的能量，效率为30%左右。对于生物界

的几乎所有生物来说，这个过程是他们赖以生存的关键。而地球上的

碳氧循环，光合作用是必不可少的。

光合作用的发现

古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质全来源于土

中。

荷兰人范·埃尔蒙做了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不

是来自土壤而是来自水的推论。他没有认识到空气中的物质参与了有

机物的形成。

1771年，英国的普里斯特利发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变

“坏”了的空气。

1773年，荷兰的英恩豪斯证明只有植物的绿色部分在光下才能起

使空气变“好”的作用。

1804年，瑞士的索绪尔通过定量研究进一步证实二氧化碳和水是

植物生长的原料。

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1845年，德国的迈尔发现植物把太阳能转化成了化学能。

1864年，德国的萨克斯发现光合作用产生淀粉。

1880年，美国的恩格尔曼发现叶绿体是进行光合作用的场所。

1897年，首次在教科书中称它为光合作用。

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。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说，

在阳光充足的白天，它们将利用阳光的能量来进行光合作用，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，

把经有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葡萄

糖，同时释放氧气：

12H2O+6CO2+光→C6H12O6(葡萄糖)+6O2↑+6H2O

注意：

上式中等号两边的水不能抵消，虽然在化学上式子显得很特别。

原因是左边的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧气和提供电子和

氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地

表达这一原料产物起始过程，人们更习惯在等号左右两边都写上水分

子，或者在右边的水分子右上角打上星号。

光反应和暗反应

君子忧道不忧贫。——孔丘

光合作用可分为光反应和暗反应两个步骤

光反应

场所：叶绿体膜

影响因素：光强度，水分供给

植物光合作用的两个吸收峰

叶绿素a,b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光

合作用系统一和光合作用系统二，（光合作用系统一比光合作用系统

二要原始，但电子传递先在光合系统二开始）在光照的情况下，分别

吸收680nm和700nm波长的光子，作为能量，将从水分子光解光程

中得到电子不断传递，最后传递给辅酶NADP。而水光解所得的氢离

子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移

动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。