植物光合作用的重要性,植物如何快速生長
自然界中光合作用有兩種形式,一是綠色植物的光合作用,二是光合細菌的光合作用,綠色植物的光合作用占絕對主導地位。
一、光合作用的重要意義:
?、賹o機物轉變?yōu)橛袡C物
②將光能轉化為化學能并貯存
?、壅{節(jié)了自然中二氧化碳和氧氣的水平,從而穩(wěn)定了生物圈的溫度和物質循環(huán)。
二。光合色素的化學特性
植物體內光和色素包含葉綠素、類胡蘿卜素、藻膽素三大類。
葉綠素是使植物呈現(xiàn)綠色的色素。植物體的葉綠素有多種類型,高等植物擁有葉綠素a和葉綠素b,藻類中含有葉綠素c和葉綠素d,還有細菌葉綠素、光和細菌。
三。光合色素的光學特性
1.吸收區(qū)域
太陽光譜的波長范圍非常廣,而光合色素只能吸收可見光區(qū)的光線。
進一步通過分光儀和分光光度計可以看出光和色素具體的吸收部位。
通過分光儀可以看到在藍紫光和紅橙光區(qū)段光線被吸收。
進一步通過分光光度計,觀測其吸收光譜,可以看出葉綠素在藍紫光區(qū)段有較大的吸收峰,在紅橙光區(qū)段吸收峰較小。類胡蘿卜素在藍紫光區(qū)段有明顯的吸收,而藻紅素和藻藍素在綠光、黃光區(qū)段有明顯的光吸收。
2.熒光和磷光現(xiàn)象
光和色素在透射光下看呈現(xiàn)綠色,而在反射光下看呈現(xiàn)紅色,這就是光和色素的熒光現(xiàn)象。
光合色素在被激發(fā)之前處于基態(tài),在被激發(fā)之后躍遷到第二單線態(tài),但第二單線態(tài)不太穩(wěn)定,其部分能量將以熱能散發(fā)。第二單線態(tài)回到第一單線態(tài),其能量還能以光線的形式散發(fā)出來,這個光就是熒光。所以從熒光現(xiàn)象可以證明光和色素可以被光激發(fā)。
如果處于第一單線態(tài)的光和色素并不直接散發(fā)熒光,而是再通過散失部分能量,回到三線態(tài)后,再以光能的形式散發(fā)剩余的能量,其能量比熒光更弱,這個光稱之為磷光。需要通過儀器才能檢測到,磷光現(xiàn)象也證明了光和色素可以被光激發(fā)。
四。葉綠素的合成與降解
1.葉綠素的生物合成
葉綠素的合成前提是谷氨酸,然后通過卟膽原、原卟啉LX等過程,最終形成葉綠素a。
仔細分析這一過程,可知原卟啉Ⅸ加入Mg2+可以形成葉綠素分子,而原卟啉Ⅸ加上Fe2+將形成亞鐵血紅素。
階段3可知光會促進葉綠素的合成,階段4之前葉綠素親水性較強,在此階段之后葉綠素加上植醇的尾巴,葉綠素分子的非極性增強。
葉綠素b分子是在葉綠素a的基礎上轉化而來。
2.影響葉綠素形成的條件
?。?)光
利用這一特點可生產(chǎn)幼嫩的蔬菜。
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上還需要注意合理密植,過密的種植會導致植物下方的葉片葉綠素合成受阻,成為消耗器官。
(2)溫度
生物合成都是經(jīng)過酶助反應進行的,酶需要合適的溫度,溫度過高或過低都會影響酶的活性。
?。?)營養(yǎng)元素
這些營養(yǎng)元素的缺乏將會導致植物葉片黃化失綠,說明它們與葉綠素的合成有密切的關系。
?。?)遺傳
很多植物具有花斑,說明這些植物體內的某些葉綠體缺乏葉綠素合成相關的基因。