树木是如何把二氧化碳变成氧气的?

植物被称为食物链的生产者,因为它们可以利用无机物产生有机物,并通过光合作用储存能量。通过进食,食物链中的消费者可以吸收植物储存的能量,效率在30%左右。对于生物界几乎所有的生物来说,这个过程是它们生存的关键。光合作用对地球上的碳和氧循环至关重要。

植物利用阳光的能量将二氧化碳转化为淀粉,淀粉可以作为植物和动物的食物来源。叶绿体是植物进行光合作用的地方,所以叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。

(1)原理与动物不同,植物没有消化系统,必须依靠其他途径吸收营养。它们就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说,在阳光明媚的日子里,它们会利用阳光的能量进行光合作用,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部吸收的水分转化为葡萄糖,同时释放氧气:

12H2O+6CO2 =(光)C6H12O6(葡萄糖)+6O2+ 6H2O。

光是催化剂,不参与反应。

(2)注意事项

上式中等号两边的水是不能抵消的,虽然公式在化学上很特殊。原因是左边的水被植物吸收,用来制造氧气,提供电子和氢离子,而右边水分子的氧原子来自二氧化碳。为了更清楚地表达这种原料产品的初始过程,人们更习惯于在等号的两边写上水分子,或者在水分子的右上角打上星号。

(3)明反应和暗反应

光合作用可分为两个步骤:光反应和暗反应。

(4)光反应

背景:叶绿体中的基粒片层。

影响因素:光照强度、供水

植物光合作用的两个吸收峰

叶绿素a和叶绿素b的吸收峰过程:叶绿体膜上的两套光合作用系统:光合作用系统I和光合作用系统II。(光合作用系统ⅰ比光合作用系统ⅱ更原始,但电子转移先开始。)在光照下,波长为680nm和700nm的光子分别被吸收,从水分子的光解光路中获得的电子作为能量不断被转移。(只有少数特殊状态的叶绿素可以转移。

最后转移到辅酶NADP。而水光解得到的氢离子由于浓度的差异,通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体向外移动到底物上,它们之间的势能降低,用于合成暗反应的ATP。此时,势能降低的氢离子被氢载体NADP带走。一个NADP分子可以携带两个氢离子。这个NADPH+H离子在暗反应中起还原剂的作用。

意义:1:光解水产生氧气。2:将光能转化为化学能产生ATP,为暗反应提供能量。3:利用水光解产生的氢离子合成NADPH+H离子,为暗反应提供还原剂。

(5)暗反应

本质是一系列的酶促反应。

环境:叶绿体基质

影响因素:温度、二氧化碳浓度

过程:不同植物暗反应的过程不同,叶片的解剖结构也不同。这是植物适应环境的结果。黑暗反应可分为三种类型:C3、C4和卡姆。这三种类型是根据二氧化碳固定过程的不同而划分的。