探究植物的光合作用

蔣涵羽

【摘 要】植物是大自然的重要組成部分，在美化環(huán)境，促進生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要的作用。植物的光合作用是綠色植物賴以生存的一個生化反應，也是促進自然界碳、氧平衡的一個重要功能。本文主要對植物的光合作用進行研究和分析，介紹了光合作用的總體內(nèi)容、作用原理和固碳作用，為同學們生物課中光合作用內(nèi)容的學習提供參考。

【關鍵詞】探究；植物；光合作用；生物

只要一提起植物的光合作用，我們就很容易聯(lián)想到“植物——存在葉綠素——光合作用”這樣的模式。在高中生物的課本當中，光合作用是很重要的一個學習內(nèi)容，在光合作用的學習當中，綠葉中的色素種類和作用是學習的重點。對于植物的光合作用來說，光的強度、空氣中二氧化碳的濃度、自然界的溫度和光的成分對光合作用都是有影響的。對于光合作用的強度來說，在一定的時間內(nèi)，可以用原料的消耗或者產(chǎn)物的生成數(shù)量來進行表示，常見的表示方式是用氧氣的釋放量來表示。

一、光合作用的簡介

光合作用指的是在可見光的照射之下，含有葉綠體的綠色植物動物，或者一些細菌經(jīng)過光反應和碳反應，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成有機物，同時釋放出氧氣的過程。簡單來說，光合作用就是光能的合成作用，而碳反應也叫做暗反應。光合作用是你系列比較復雜的代謝反應的總和，也是生物界賴以生存的一個基礎，對于地球來說，在碳和氧的平衡方面發(fā)揮著重要的作用。光合作用可以分為產(chǎn)生氧氣的光合作用和不產(chǎn)生氧氣的光合作用，植物的光合作用一般都是產(chǎn)生氧氣的光合作用。

二、作用原理

植物和動物是不一樣的，它們沒有消化系統(tǒng)，必須要依靠其他的方式來對營養(yǎng)進行攝取，簡單點來說，植物本身就是一種自養(yǎng)型的生物。對于綠色的植物來說，如果陽光比較充足，那么植物就可以利用太陽光能來進行光合作用，從而獲取自己在生長發(fā)育過程中必要的一些養(yǎng)分。如果光照強度比較強，那么植物的氣孔就會關閉，導致植物的光合作用強度在不斷的減弱。在植物進行光合作用的過程中，葉綠體是非常關鍵的參與者，葉綠體會在陽光的作用下，把通過氣孔進入到葉子內(nèi)部的二氧化碳和由根部吸收的水轉(zhuǎn)換成淀粉一類的物質(zhì)，并且釋放出氧氣。從專業(yè)的角度來說，光合作用就是把太陽能轉(zhuǎn)換成ATP中比較活躍的化學能然后再轉(zhuǎn)換成有機物里面穩(wěn)定的化學能的過程。

三、固碳作用

對于綠色植物的光合作用來說，固碳作用是它的一個典型的功能。實質(zhì)上，固碳作用是一系列的酶促反應。在生物界當中，存在著幾種主要的固碳方式，最重要的一種固碳方式就是卡爾文循環(huán)。但是對于綠色植物來說，不是所有光合作用的細胞都是使用這種卡爾文循環(huán)的方式來進行碳的固定的，例如綠硫細菌就是使用具有還原性的三羧酸來進行碳的循環(huán)。綠曲撓菌則使用3-羥基丙酸的途徑來實現(xiàn)碳的循環(huán)。此外，還有一些生物是使用核酮糖-單磷酸的途徑和絲氨酸的途徑來進行碳的固定。在綠色植物當中，固碳作用一般發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)當中，固碳作用的情況會受到外界溫度和二氧化碳濃度的影響。由于不同的植物，它的固碳作用和過程是不一樣的，同時葉片的解剖結(jié)構(gòu)也是不相同的。這種情況的出現(xiàn)，體現(xiàn)的是植物對環(huán)境的使用結(jié)果。在綠色植物當中，它的固態(tài)作用會有三種類型，分別是C3、C4和CAM，CAM也被稱為景天酸代謝。這三種類型的劃分是根據(jù)二氧化碳的固定，這個過程的不同來進行的。

卡爾文循環(huán)也被稱為還原磷酸戊糖循環(huán)。它的反應場所是葉綠體內(nèi)的基光合作用，也就是光能的合成作用。是植物、藻類和某些細菌在可見光的照射之下，利用自身的光合色素，把二氧化碳或者是硫化氫和水轉(zhuǎn)化成有機物的一個過程。在這個過程中，還會有氧氣或氫氣的產(chǎn)生，屬于生化過程。

對于碳循環(huán)來說，它主要分成三個階段，分別是羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生。對于大部分的植物來說，他們會把所吸收到的一分子二氧化碳，在二磷酸核酮糖羧化酶的作用下，整合到一個五碳糖的分子的第二位碳原子上。這個過程也就是二氧化碳的固定，在這一步的反應當中，它的存在意義是把本來不怎么活潑的二氧化碳分子進行活化，從而使這個二氧化碳分子在后面能夠被還原。這種合成的六碳化合物是不怎么穩(wěn)定的，會馬上分解成兩分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。3-磷酸甘油酸會被光反應中所生成的NADP+H還原，這個還原的過程是需要消耗ATP的，還原之后產(chǎn)生的物質(zhì)是3-磷酸丙糖。在經(jīng)過一些列復雜的生化反應之后，一個碳原子會被用來進行葡萄糖的合成，從而離開這個循環(huán)的過程，剩下的五個碳原子經(jīng)過一系列的變化之后，最后會生成一個1，5-二磷酸核酮糖，使得整個循環(huán)進行重新的開始。這個循環(huán)經(jīng)過六次的運行之后，就會生成一個分子的葡萄糖。

四、結(jié)語

綜上所述，光合作用是綠色植物賴以生存的關鍵，也是生物界中所有生物賴以生存的條件。對于地球的碳氧循環(huán)來說，植物的光合作用是必不可少的，在這樣的情況下，對于植物的光合作用進行探究，可以為高中生物課程的學習提供參考和幫助。

參考文獻：

[1]劉涌楠.探究植物光合作用的影響因素[J].新教育時代電子雜志：教師版，2016（29）

[2]徐明怡，倪紅偉.CO2濃度升高對植物光合作用的影響[J].國土與自然資源研究，2016（2）：83-86