光合作用的反应物的去向,叶绿体如何进行光合作用?具体流程在这里
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二氧化碳、水和阳光在自然界中无处不在。然而,只有具有叶绿体的细胞才能利用叶绿体合成有机物质。这是正确的。完成这个过程的是叶绿体。
科学家探索光合作用是如何进行的。
长期以来,科学家们进行了许多实验来探索光合作用的原理。
1779年,英国妇女简英格豪斯(JaneIngelhouse)将薄荷放入密封的无氧容器中,几天后观察到空间中的空气再次促进燃烧。作为回应,他发表了这一发现,该发现提供了光合作用的早期形式。
随着生物主要供能物质——葡萄糖的发现和命名,后人开始研究二氧化碳、水、氧气和有机物之间的关系。
直到19世纪末,科学界普遍认为
在光合作用过程中,CO2中的碳和氧分离,释放出O2,C与水分子结合形成甲醛,然后缩合成糖。
事实上,您会得到不准确的响应。
6CO2+6H2OC6H12O6+6O2
1928年,科学家发现甲醛对植物有,并且不能通过光合作用转化为糖。
1937年,英国人希尔发现分离的叶绿体在适当的条件下可以光分解水产生氧气。该反应后来被称为希尔反应。
1941年,美国人鲁宾和卡门使用同位素标记来识别氧的来源。他们设计了两组实验,其中二氧化碳和水分别用氧18(氧16的同位素)标记。在其他条件相同的情况下,第一组释放的氧气仍然由氧气16组成,第二组释放的氧气仍然由氧气18组成。
1946年,美国人卡尔文开始探索光合作用过程中CO2中碳原子的命运。他利用最近发现的放射性核素碳14来标记小藻光合作用中的二氧化碳。他花了九年时间终于弄清楚了整个过程,并发现了暗反应步骤中的两种关键物质3-磷酸甘油酸和核酮糖-1,5-二磷酸,以及它们之间的不断循环。他因这项工作荣获1961年诺贝尔化学。这个循环过程现在被称为卡尔文循环。
1954年美国人阿农发现叶绿体在光照下可以合成ATP。1957年,他发现这个过程总是伴随着水的光解作用。
光合作用的全过程都在这里
许多事实表明,氧气的产生和糖的合成不是同一个反应,而是在不同的步骤中进行的。事实上,光合作用的整个过程非常复杂,可以分为两个阶段光反应和暗反应。
1.轻微反应
光反应阶段是光合作用的第一步,需要光才能进行。
在此步骤中,水分子中的化学键被破坏,氢与氧分离。氧气以氧分子的形式直接释放,氢气与氧化型辅酶2结合形成还原型辅酶2,能量被四种光合色素吸收。同时,ADP接收能量并与磷酸基团一起脱水形成ATP。通电的ATP和还原型辅酶2参与暗反应步骤。
方案
2H2O4HO2
4C13H26N7O16P3++4H4C13H27N7O16P3
2.暗反应
黑暗阶段是光合作用的第二阶段,可以在有光或无光的情况下发生。这是合成有机物质的步骤,会引起复杂的化学反应。
第一步修复二氧化碳。反应方程式如下
C5H12O11P2+CO2+H2O2C3H7O7P
二氧化碳和水各羧酸化两个C3。
步骤2C3被还原型辅酶还原。
氢气还原“C3”并释放水分子。
于是“C3”从磷酸甘油酸变成磷酸甘油醛,每还原一次“C3”分子,就会释放出一个水分子。同时,“C3”从还原型辅酶和ATP中获取能量。
方案
2C13H27N7O16P32C13H26N7O16P3++2H
C3H7O7P+2HC3H7O6P+H2O
第三步合成有机物。
每两个“C3”反应就会形成一个葡萄糖分子。
“C3”去磷酸化过程合成葡萄糖
这还没有结束。离开叶绿体后,脱水并凝结成蔗糖或淀粉。
反应式2C3H7O6P+2H2OC6H12O6+2H3PO4
步骤4改回C5。
每进行五个“C3”反应,就可以产生三个“C5”,第三步,中间回收废弃的磷酸,并释放出水分子。五个C3以与葡萄糖合成相同的方式首尾相连,形成一条15个碳原子的长链,头部为-CHO,尾部为-CH2OH,还有一长串-CHO2-。中间。这条链被分成三等份,通过磷酸基团的回收和转移以及氢原子的转移,变成了三个“C5”。这些“C5”可能会继续参与二氧化碳固定。
反应式5C3H7O6P+H3PO43C5H12O11P2H2O
注ADP和ATP之间的转换未在方案中显示。
三、总结
事实上,19世纪末科学界流行的反应方程无非是上述反应方程的推广,清楚地表达了光合作用的原料和产物。光合作用正常进行的六大要素是原料水、二氧化碳、电力光能及其“猎人”四种光合色素、位置叶绿体和催化剂众多的酶。影响它们的因素是影响光合作用甚至影响植物生存的因素。光反应和暗反应密切相关,能量转换离不开物质变化。通过光合作用产生的有机物不仅被植物本身利用,而且可以作为所有异养生物的食物,包括你和我。
参与光合作用的物质
1.无机水是一种无色、无味、透明的液体,在地上可以以三种状态存在。参与光反应阶段的光合原料。
2.无机二氧化碳,大气中的主要温室气体。参与暗反应阶段的光合作用原料。
3、无机暗反应阶段合成糖时“C3”水解形成磷酸,最终循环参与C3合成C5的过程。同时,它还参与ADP和ATP的相互转化过程。
4、单质氧气是光反应阶段的产物,占大气的21%,是有氧呼吸的必需物质。
5、有机质叶绿素是叶绿体中的光合色素,主要吸收红光和蓝紫光。叶绿素a和叶绿素b之间唯一的结构差异是前者的第三个C是甲基,而后者的第三个C是醛基。
6.有机物质叶黄素、萜类化合物、素。叶绿体中的光合色素吸收蓝紫色光。
7、有机质胡萝卜素、萜类化合物,橙。维生素A1前体。叶绿体中的光合色素吸收蓝紫色光。
8、有机物氧化型辅酶2用于在光反应阶段接受四种光合色素的能量,与从水中分离出来的氢原子结合,形成还原型辅酶2。
9.有机光反应步骤中形成的还原型辅酶2用于在暗反应步骤中为“C3”提供氢原子和能量。
10、有机物ADP在光反应阶段从光合色素接收能量,与磷酸基结合转化为ATP。
11.有机物光反应步骤中形成的ATP用于为暗反应步骤中的“C3”提供额外的能量。
12、有机物核酮糖-1,5-二磷酸,卡尔文环的三个关键物质之一,在糖合成过程中,作为“C3”的聚合产物,即所谓的“C5”参与固碳。将二氧化物分成两个“C3”。
13、有机物磷酸甘油酸“C5”,卡尔文循环的三大核心物质之一,与二氧化碳结合,被辅酶2还原,以分解产物的形式接收能量。
14、有机物磷酸甘油醛,卡尔文循环的三大关键物质之一。还原型辅酶2还原的磷酸甘油酸产物中1/6参与糖的合成,5/6又变回“C5”。
15、有机物葡萄糖是卡尔文循环的直接产物,离开叶绿体后可脱水凝结成淀粉。
16.酶。许多酶参与光合作用,每一个细节都有相应的催化光合作用的酶。催化光反应步骤的酶驻留在类囊体膜中,而催化暗反应步骤的酶漂浮在叶绿体基质中。
一、光合作用中各种元素的明确去向,用文字说明?
光合作用是二氧化碳和水在光能和叶绿体的作用下产生葡萄糖和氧气的化学反应。
参与反应的元素是氢、氧和碳。
元素氢从水中转移到葡萄糖中。
氧元素存在于原来的二氧化碳和水中,除了形成的氧元素外,还有一部分转移为葡萄糖。
碳元素从原来的二氧化碳转移到葡萄糖。
6H2O+6CO2+阳光C6H12O6+6O2
二、光合作用光能的去路?
光合光能用于光反应阶段水的光解。
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