光合作用

光合作用

植物能将无机物(二氧化碳和水)转化为有机糖。

生物

关键词

光合作用, 光相, 暗相, 叶绿体, 分解过程, autotróf, 叶子, 光, 阳光, 氧, 有机材料, 二氧化碳, 葡萄糖, 太阳能, 水, 氧气的生成, 碳固定, 内膜, 基粒, 类囊体, 矩阵, 光系统II, 光系统I, 光合色素, ATP, ATP酶, 电子传递链, 甘油酸-3-磷酸, 甘油醛-3-磷酸, 核酮糖-1,5-二磷酸, 能源转化, 循环, 光子, 大气气体, 糖类, 太阳, 代谢, 植物, 生物化学, 生物, _javasolt

相关附加项

场景

光合作用的原理

叶子的结构

光合作用

细胞

光相

暗相

人造叶子

动画

旁白

在光合作用过程中,植物通过光能用无机物——二氧化碳产生有机物——葡萄糖。氧气也在这个过程中形成。

光合作用发生在植物的绿色部分,也就是在叶子里,通常是在软茎里。植物的绿色源自同化组织细胞内的大量叶绿体。这些叶绿体就是光合作用发生的地方。

叶绿体有双层膜。内膜形成圆盘状的类囊体,它们形成叫做基粒的堆叠膜相结构。类囊体的膜含有光合作用中光相反应所需的关键酶。

其中最重要的是两个光系统和它们之间的电子传递链。

光系统含有与蛋白质结合的光吸收色素,最重要的是叶绿素。光系统II的中新叶绿素a分子被光子激发并释放出电子,从而进入电子传输系统。

缺电子的氧化叶绿素用水分子取代其缺少的电子,也就是说,它分裂水。水分子中的氧原子结合形成分子氧,而质子在膜内堆积。 电子传递链的第一位成员是质体醌,它将电子转移到细胞色素复合物。细胞色素是一种含铁的蛋白质,它在泵送更多的质子到类囊体内腔的同时将电子转移到质体蓝素。 电子从电子传递链转移到光系统1。光系统1的中心叶绿素分子处于缺电子状态,因其先前已释放电子而受到光子刺激。然后电子被铁氧还蛋白分子转移到铁氧还蛋白辅酶2还原酶。 在光相位中,质子在里面聚积,也就是说类囊体内腔的质子浓度增大,从而变成带正电。这产生了一个向外的驱动力。质子通过ATP酶向外传递,而能量被释放,因为由于电荷和浓度的均衡,系统从高能状态进入低能状态,所释放的能量被用于产生ATP。释放的质子和电子被NADP接受,它转换成NADPH。 综上所述,光子的能量导致质子分布不均。这产生了一个驱动力,它被用于产生ATP。

暗相的反应不依赖光。在暗相中,利用ATP的能量和在光相中产生的NADPH氢离子的有机化合物,二氧化碳被吸收进ATP化合物之中。 让我们从3个五碳糖分子开始。它们共有15个碳原子。一个酶蛋白将1个二氧化碳分子吸收进每个糖分子,而产物分裂,6个三碳分子形成,一共有18个碳原子。然后,通过将1个NADPH和1个ATP用于每个分子,6个甘油醛3分子分子形成。其中之一退出循环,而其他的则用3个ATP转换回3个五碳糖分子,然后循环从头再来。也就是说,通过使用ATP和在光相中产生的N​​ADPH,在此循环中产生1个三碳分子。两个周期产生2个三碳分子,它们附着形成1个六碳葡萄糖分子。植物利用葡萄糖在其进一步的代谢过程进行淀粉合成或在其消化过程产生ATP。

人们已经进行了制造模拟光合作用的人工系统的实验。人造叶子里的光反应和暗反应在两个单独的容器中进行。光反应发生在氮化物半导体中, 氮化物半导体见光后会分解水。氧气作为气泡释放出来,而质子和电子被转移到另一个容器中,与后者通过导线被转移。这个容器是暗反应的场所。金属催化剂在这里被用于从二氧化碳和水生成甲酸。该系统使得利用太阳光的能量成为可能,而且它也许还有助于减少大气中的二氧化碳含量,这将对减少温室效应和全球变暖有所帮助。

相关附加项

氧循环

氧循环描述了氧在其三个主要储层内的运动。

温室效应

人类活动增加了温室效应,并导致全球变暖。

叶绿素

叶绿素是在植物中发现的绿色颜料,它在光合作用中起重要作用。

动物和植物细胞,细胞器

真核细胞中含有许多细胞器。

酶是负责催化生化反应的蛋白质分子。其活性可被调节。

空气污染

本动画展示了空气污染的主要来源:农业、工业和城市的空气污染。

转运过程

此动画介绍通过细胞膜发生的主动和被动的转运过程

种子和发芽

双子叶植物有两个胚叶(子叶),而单子叶只有一个。

植物的营养器官

这些器官对植物的生存和生长至关重要。

叶子的结构

该动画演示了主要类型的叶子以及单子叶植物和双子叶植物的叶子之间的差异。

生态位

在生态学中,生态位是描述一个物种生活方式的一个术语。

碳循环

在光合作用中,碳结合到有机物中,而在呼吸过程中,它被释放到大气中。

本动画演示了一朵典型的花的结构。

二磷酸腺苷,三磷酸腺苷

ATP是细胞能量的主要来源。

太阳

太阳的直径约为地球的109倍,其大部分质量由氢气构成。

森林砍伐

砍伐森林对环境造成负面影响。

阿米巴变形虫

分布广泛的异养单细胞生物,形状不断变化。

表面张力

表面张力是让液体可以获得尽可能最小表面积的特性。

氧气(O₂)(中级)

一种无色无味的维持地球生命必不可少的气体,是大气的重要组成部分。

单子叶植物和双子叶植物的比较

被子植物分为单子叶植物和双子叶植物两类。

绿眼虫

生活在淡水中能自养和异养的单细胞真核生物。

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