光照:光照是进行光合作用的重要条件,光照的强弱直接影响光合作用的速率。光照越强,光合作用越快,但超过一定范围后,光合作用的速度会变慢。
二氧化碳(CO₂):CO₂既是进行光合作用的必要条件,也是光合作用的一种原料。CO₂浓度的高低会影响光合作用的进行,增加CO₂浓度可以提高光合作用的速率。
水:水分和CO₂一样既是进行光合作用的必要条件,也是光合作用的一种原料。水分对绿色植物叶片气孔的开闭有一定的影响,气孔关闭会使植物吸收二氧化碳的速度变慢,进而使光合作用的速度变慢。
叶绿体:叶绿体是植物进行光合作用的主要场所。绿色植物在叶绿体中进行光合作用,叶绿体中含有光合色素和酶,这些物质在光合作用中起关键作用。
适宜的温度:温度对光合作用的影响很复杂,最适温度在25℃左右。温度过高或过低都会影响光合作用的速率,高温会破坏叶绿体,增强植物的呼吸作用,加快叶子的蒸腾速率等,这些都会导致光合速率急剧下降。
将太阳能变为化学能
植物在同化无机碳化物的同时,把太阳能转变为化学能,储存在所形成的有机化合物中。每年光合作用所同化的太阳能约为人类所需能量的10倍。有机物中所存储的化学能,除了供植物本身和全部异养生物之用外,更重要的是可供人类营养和活动的能量来源。因此可以说,光合作用提供今天的主要能源。绿色植物是一个巨型的能量转换站。
把无机物变成有机物
植物通过光合作用制造有机物的规模是非常巨大的。据估计,植物每年可吸收CO2约7×1011吨,合成约5000亿吨的有机物。地球上的自养植物同化的碳素,40%是由浮游植物同化的,余下60%是由陆生植物同化的。人类所需的粮食、油料、纤维、木材、糖、水果等,无不来自光合作用,没有光合作用,人类就没有食物和各种生活用品。换句话说,没有光合作用就没有人类的生存和发展。
维持大气的碳-氧平衡
大气之所以能经常保持21%的氧含量,主要依赖于光合作用(光合作用过程中放氧量约)。光合作用一方面为有氧呼吸提供了条件,另一方面,氧气的积累,逐渐形成了大气表层的臭氧(O3)层。臭氧层能吸收太阳光中对生物体有害的强烈的紫外辐射。植物的光合作用虽然能清除大气中大量的CO2,但大气中CO2的浓度仍然在增加,这主要是由城市化及工业化所致。
光合作用的光反应阶段
场所:类囊体薄膜
条件:光、色素、酶
物质变化:
光系统Ⅱ进行水的光解,产生氧气和H+和自由电子(e-)。
电子(e-)经过电子传递链,最终形成NADPH和ATP。
能量变化:光能→(NADPH和ATP中)活跃化学能。
光合作用的暗反应阶段
场所:叶绿体基质
条件:多种酶
物质变化:
二氧化碳的固定:3分子CO2和3分子RuBP形成6分子PGA。
三碳化合物的还原:6分子PGA在消耗6分子ATP和6分子NADPH的情况下,被还原为6分子G3P。
RuBP的再生:6分子的G3P有1分子离开循环,形成光合作用的第一个糖。剩余5分子G3P在消耗3分子ATP形成3分子RuBP。
能量变化:ATP和NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定化学能。