光合作用是把什么能转化为什么能?
光合作用是生物界中广泛存在的一种能量转换过程,他是一种把太阳能转化为化学能在细胞内储存起来,并持续释放的过程。其中光合色素分子吸收光子后电荷分离形成电子受体(NADPH)和供体(NAD+),他们通过电子传递链进行递减氧化反应,最后产生ATP和有机酸(或醛类)等有机物质。其中有的有机产物可以合成细胞膜的结构蛋白、脂肪、氨基酸等进行细胞结构修复与更新。而还原型辅酶II(NADPH)是主要的有机燃料,三碳作物通过光合作用每天可以消耗10吨水,合成碳水化合物420克的氮蛋白,同时释放出531千卡的热量。
目前人类可以利用的光合色素主要是叶绿素和类胡萝卜素,它们可以被直接利用的太阳光谱范围很小。只有波长大约365nm的光(蓝紫色光)能够被叶绿素有效吸收并且用于光合作用的光化学反应。但是植物在生长过程中需要各种各样不同的光照环境,所以叶绿素对于不同波长的光的吸收是有一定限度的,超过这个限度,光强增加,光合效率反而会下降! 光合作用的强度会受环境因素的影响,比如光照强度、CO2浓度、温度和水分等。当外界条件不适合植物生长时,可以通过调整内部机制来适应外部环境的变化。比如在强烈阳光下,植物会通过关闭部分气孔减少对阳光的直射,同时降低光合作用的速度以避免过度消耗有机物质。
光合作用是一个非常复杂的过程,需要很多蛋白质分子的参与才能完成。他的起点来自于太阳能,通过光合色素的吸附,然后经过一系列的能量与物质的转换,最终得到有机物与ATP。在这些反应的过程中有信号分子的调节,有各种酶的催化,还有细胞骨架的调整等等。现在还有很多问题没有解决,比如说光合作用与大气成分的关系、深海生物的光合作用、以及光合细菌所具有的潜在应用价值等等。相信随着科研的不断进步,这些难题都会逐渐被攻克。