植物的光合作用

植物具有光合作用的能力——就是說它可以借助光能及動(dòng)物體內(nèi)所不具備的葉綠素，利用水、無機(jī)鹽和二氧化碳進(jìn)行光合作用，釋放氧氣，產(chǎn)生葡萄糖——含有豐富能量的物質(zhì)，供植物體利用。

植物的葉綠素含有鎂。

植物細(xì)胞有明顯的細(xì)胞壁和細(xì)胞核，其細(xì)胞壁由葡萄糖聚合物——纖維素構(gòu)成。

所有植物的祖先都是單細(xì)胞非光合生物，它們吞食了光合細(xì)菌，二者形成一種互利關(guān)系：光合細(xì)菌生存在植物細(xì)胞內(nèi)（即所謂的內(nèi)共生現(xiàn)象）。最后細(xì)菌蛻變成葉綠體，它是一種在所有植物體內(nèi)都存在卻不能獨(dú)立生存的細(xì)胞器。大多數(shù)植物都屬于被子植物門，是有花植物，其中還包括多種樹木。植物呼吸作用主要在細(xì)胞的線粒體進(jìn)行；光合作用在細(xì)胞的葉綠體進(jìn)行。

綠色植物光合作用是地球上最為普遍、規(guī)模最大的反應(yīng)過程，在有機(jī)物合成、蓄積太陽能量和凈化空氣、保持大氣中氧氣含量和碳循環(huán)的穩(wěn)定等方面起很大作用，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，在理論和實(shí)踐上都具有重大意義。據(jù)計(jì)算，整個(gè)世界的綠色植物每天可以產(chǎn)生約4億噸的蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪，與此同時(shí)，還能向空氣中釋放出近5億噸還多的氧，為人和動(dòng)物提供了充足的食物和氧氣。

葉片是進(jìn)行光合作用的主要器官，葉綠體是光合作用的重要細(xì)胞器。高等植物的葉綠體色素包括葉綠素（a和b）和類胡蘿卜素（胡蘿卜素和葉黃素)，它們分布在光合膜上。葉綠素的吸收光譜和熒光現(xiàn)象，說明它可吸收光能、被光激發(fā)。葉綠素的生物合成在光照條件下形成，既受遺傳性制約，又受到光照、溫度、礦質(zhì)營養(yǎng)、水和氧氣等的影響。

光合作用包括光反應(yīng)過程、光合碳同化二個(gè)相互聯(lián)系的步驟，光反應(yīng)過程包括原初反應(yīng)和電子傳遞與光合磷酸化兩個(gè)階段，其中前者進(jìn)行光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換，把光能轉(zhuǎn)換成電能，后者則將電能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH2（合稱同化力）這兩種活躍的化學(xué)能?；钴S的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定化學(xué)能是通過碳同化過程完成的。碳同化有C3、C4和CAM三條途徑，根據(jù)碳同化途徑的不同，把植物分為C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途徑是所有的植物所共有的、碳同化的主要形式，其固定CO2的酶是RuBP羧化酶。C4途徑和CAM途徑都不過是CO2固定方式不同，最后都要在植物體內(nèi)再次把CO2釋放出來，參與C3途徑合成淀粉等。C4途徑和CAM途徑固定CO2的酶都是PEP羧化酶，其對(duì)CO2的親和力大于RuBP羧化酶，C4途徑起著CO2泵的作用；CAM途徑的特點(diǎn)是夜間氣孔開放，吸收并固定CO2形成蘋果酸，晝間氣孔關(guān)閉，利用夜間形成的蘋果酸脫羧所釋放的CO2，通過C3途徑形成糖。這是在長期進(jìn)化過程中形成的適應(yīng)性。

光呼吸是綠色細(xì)胞吸收O2放出CO2的過程，其底物是C3途徑中間產(chǎn)物RuBP加氧形成的乙醇酸。整個(gè)乙醇酸途徑是依次在葉綠體、過氧化體和線粒體中進(jìn)行的。C3植物有明顯的光呼吸，C4植物光呼吸不明顯。

植物光合速率因植物種類品種、生育期、光合產(chǎn)物積累等的不同而異，也受光照、CO2、溫度、水分、礦質(zhì)元素、O2等環(huán)境條件的影響。這些環(huán)境因素對(duì)光合的影響不是孤立的，而是相互聯(lián)系、共同作用的。在一定范圍內(nèi)，各種條件越適宜，光合速率就越快。

植物光能利用率還很低。作物現(xiàn)有的產(chǎn)量與理論值相差甚遠(yuǎn)，所以增產(chǎn)潛力很大。要提高光能利用率，就應(yīng)減少漏光等造成的光能損失和提高光能轉(zhuǎn)化率，主要通過適當(dāng)增加光合面積、延長光合時(shí)間、提高光合效率、提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量系數(shù)和減少光合產(chǎn)物消耗。改善光合性能是提高作物產(chǎn)量的根本途徑。

植物的光合作用是會(huì)產(chǎn)生氧氣，植物的生態(tài)價(jià)值，對(duì)碳原子只有暫時(shí)的固定作用……因?yàn)樗潭ǖ倪@些碳原子最終都會(huì)被呼吸作用，微生物分解，或者被燃燒……