生物的光合作用和呼吸作用

光合作用是绿色植物将来自太阳的能量转化为化学能(糖)的过程。生态系统的燃料来自太阳能。绿色植物在光合作用中捕捉光能,转化为碳水化合物储存化学能。然后能量通过食草动物吃植物,食肉动物吃食草动物的过程,在生态系统的物种之间传递。这些相互作用的形式构成了食物链。

作用原理

叶绿体植物不同于动物,它们没有消化系统,所以它们必须依靠其他途径来吸收营养。植物是所谓的自养生物之一。对于绿色植物来说,在阳光充足的日子里,它们利用太阳能进行光合作用,以获取生长发育所必需的养分。这个过程的关键参与者是内部叶绿体。在阳光的作用下,叶绿体将通过气孔进入叶片的二氧化碳和根系吸收的水分转化为淀粉等能量物质,同时释放氧气。

化学方程式CO2+H2O→(CH2O)+O2(反应条件:光能和叶绿体)12H2O+6CO2+阳光→(与叶绿素的化学反应);C6H12O6(葡萄糖)+6o 2+6H2O H2O→2H+2e-+1/2 O2(光解水)NADP++2e-+H+ → NADPH(氢转移)ADP+Pi+能量→ATP(能量转移)CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定)2C3化合物+4NADPH→C3糖(有机物的生成或C3的还原)C3(部分)→C5化合物(部分)葡萄糖、蔗糖、淀粉、 而且有的还会产生脂肪)ATP→ADP+Pi+能量(能量消耗)能量转换过程:光能→电能→不稳定化学能(储存在ATP的高能磷酸键中的能量)→稳定化学能(淀粉等糖类的合成)注:光反应只能在光照条件下进行,只要满足碳反应条件就可以进行碳反应。 也就是说,碳反应不一定要在黑暗中进行。

光反应条件:光、光合色素、光反应酶。单位:叶绿体的类囊体膜。光合反应(色素所在的地方):(原料)光(产物)水+二氧化碳-→有机物(主要是淀粉或脂肪)+氧气(光和叶绿体是条件)叶绿体过程:①光解水:2H2O→4[H]+O2(色素在光和叶绿体中的催化作用)②ATP合成:ADP+Pi+能量→ATP(酶催化)。影响因素:光照强度、CO2浓度、供水量、温度、pH值、矿物质元素等。意义:①光解水产生氧气。②将光能转化为化学能产生ATP,为碳反应提供能量。(3)利用水光解产物氢离子合成NADPH(还原型辅酶ⅱ),为碳反应提供还原剂NADPH(还原型辅酶ⅱ)。

呼吸是生物细胞氧化分解有机物并产生能量的化学过程,也称细胞呼吸。无论自养与否,细胞内完成生命活动所需的能量都来自呼吸。线粒体是真核细胞中与呼吸作用关系最密切的细胞器,呼吸作用的几个关键步骤都在其中进行。呼吸是一种酶促氧化反应。虽然叫氧化反应,但不管有没有氧气参与,都可以叫呼吸作用(这是因为在化学中,有电子转移的反应过程可以叫氧化)。在有氧的情况下呼吸叫做有氧呼吸;无氧的反应叫做无氧呼吸。对于相同量的有机化合物,无氧呼吸产生的能量小于有氧呼吸产生的能量。有氧呼吸和无氧呼吸是细胞内的不同反应,与生物体没有直接关系。即使是呼吸氧气的生物,也可以在细胞内无氧呼吸。呼吸的目的是通过在食物中释放能量来产生三磷酸腺苷(ATP),而三磷酸腺苷是细胞最重要的直接供能体。呼吸作用的过程可以比作氢气和氧气的燃烧,但两者最大的区别在于呼吸作用是通过一系列的反应步骤一步步释放食物中的能量,而不是像燃烧一样一次性释放。在呼吸过程中,三种营养物质,即碳水化合物、蛋白质和脂类的基本成分——葡萄糖、氨基酸和脂肪酸被分解成更小的分子,能量通过几个步骤转移到还原氢(化合价为+1的氢)。最后通过一系列电子转移链,氢气被氧化生成水;原本储存在其中的能量转移到ATP分子中进行生命活动。

植物呼吸过程:有机物(储能)+氧气(通过线粒体)→二氧化碳+水+能量化学式有机物(储能)(一般为葡萄糖C6H12O6)+6O2 →(条件:酶)6CO2+6H2O+大量能量无氧呼吸化学式有机物(C6H12O6) → 2c2。