科学小知识植物如何进行光合作用
一、什么是光合作用?
光合作用是指在无氧条件下,绿色植物、藻类和某些细菌利用太阳能将二氧化碳和水转化为葡萄糖(一种简单的糖)以及释放出氧气的生物学过程。这个过程不仅为地球上的生命提供了食物,也给我们带来了清新的空气。
二、光合作用的化学方程式
在科学小常识中,我们可以通过一个简化的化学方程式来理解光合作用的基本反应:
6 CO2 + 6 H2O + 光能 → C6H12O6(葡萄糖)+ 6 O2
这个方程告诉我们,六分子二氧化碳和六分子水,以及太阳发出的能量,在适当的温度下,可以生成葡萄糖(一种由六个碳原子组成的多元醇)和六分子的氧气。
三、发生在哪里?
植物体内细胞中的叶绿体是光合作用的主要场所。在叶绿体内部,有着丰富的叶绿素,这是一种能够吸收太阳辐射能量并转换为化学能的一种有机物质。叶绿素被嵌入到称作荧膜的小结构中,它们形成了叫做克隆或颗粒的结构。这使得每个细胞都可以最大限度地接触到充满能源的地球上最强大的自然力量——阳光。
四、为什么需要水?
水作为合成葡萄糖不可或缺的一个成分,其原因很简单:它提供了氢原子,而这些氢原子则是构成葡萄糖中的关键组件之一。然而,除了直接参与合成之外,水还扮演着重要角色,因为它帮助调节温度,并且在一些步骤中作为电子传递剂使用。
五、从CO2吸收到 sugars产生的大循环
大多数植物通过其根部吸收土壤中的矿物质,如钾离子等,以及通过其茎部与其他植株交换养料。而对于CO2来说,由于其浓度远低于大气压力,所以必须有一种方式让它们进入叶片。这就是为什么树木有那么多孔洞的地方——那些看起来像针刺一样的小孔实际上是为了增大表面积,以便更好地扩散CO2进入内部。
一旦CO2进入到了呼吸作用室,它就能够被固定下来,这是一个复杂但精确的小型工厂。在这里,酶促反应会将二氧化碳与甲基结合形成羟甲基,然后再进一步转变成为三羟乙酸,从而开启了一系列催化链式反应,最终形成可用于储存能源或者制造新材料的大量高级代谢产物,比如脂肪酸、二磷酸甘油醛等。
同时,当这些产品被提取出来并以各种形式储存在植物身体内时,它们也会因为其他生理功能而重新回流进不同的通路。一部分可能会被用于维持细胞结构;另一部分则可能被运送到果实里,为未来的消费者准备;最后,一些可能会被释放出去,不断地补充我们的呼吸系统,让我们继续享受那份来自大自然最原始供给者的呼吸空气。