本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。 定义 光合作用(Photosynthesis)是绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌(如带紫膜的嗜盐古菌)利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为储存着能量的有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。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及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的。 作用机制 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,植物就是所谓的自养生物的一种。对于绿色植物来说,在阳光充足的白天(在光照强度太强的时候植物的气孔会关闭,导致光合作用强度减弱),它们利用太阳光能来进行光合作用,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,把经由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淀粉等物质,同时释放氧气。 光合作用是将太阳能转化为ATP中活跃的化学能再转化为有机物中稳定的化学能的过程。 化学方程式 CO2+H2O→(CH2O)+O2(反应条件:光能和叶绿体) 6H2O+6CO2+阳光→C6H12O6(葡萄糖)+6O2(与叶绿素产生化学作用) (化学反应式12H2O+6CO2→C6H12O6(葡萄糖)+6O2+6H2O箭头上标的条件是:酶和光照,下面是叶绿体) H2O→2H++2e-+1/2O2(水的光解) NADP++2e-+H+→NADPH(递氢) ADP+Pi+能量→ATP(递能) CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定) 2C3化合物+4NADPH→C5糖(有机物的生成或称为C3的还原) C3(一部分)→C5化合物(C3再生C5) C3(一部分)→储能物质(如葡萄糖、蔗糖、淀粉,有的还生成脂肪) ATP→ADP+Pi+能量(耗能) C3:某些3碳化合物 C5:某些5碳化合物 能量转化过程:光能→电能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能 注:因为反应中心吸收了特定波长的光后,叶绿素