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东风第一枝·光合作用

已有 10476 次阅读 2017-5-11 12:39 |个人分类:生物|系统分类:诗词雅集| 光合作用, 卡尔文循环

绿叶开舒,青枝招展,百花怒放争艳。
秋实雨露无沾,沃土根深不减。
餐风沐日,难道是、凭空积淀?
怎料到、碳水光合,方显致知灼见。

色素照,光电相变。清水解,氧氢别恋。
腺苷蓄势期燃,辅酶挟氢待遣。
戊糖固碳,纵碎骨、涅槃重现。
最妙处、六次成饴,寰宇众生恩念。

自古以来,人们对植物仅依赖水土也能茁壮成长,施以又臭又脏的肥料还能结出香甜的果实充满了好奇心,各种探索从未间断:
12000多年前,古希腊大哲亚里士多德认为:植物体是由“土壤汁”构成的,即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。
21648年【比】海尔蒙特的柳苗实验:构成植物体的物质来自水(H2O),土壤只供给极少量物质。  
31771年【英】普里斯特利实验:植物能更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而污浊的空气。
41779年【荷】英格豪斯实验:在光照条件下,植物才能更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而污浊的空气。
51782年【瑞士】谢尼伯实验:在阳光作用下,植物靠着二氧化碳营养,排出氧气。
61804年【瑞士】索热尔实验:定量测定发现,光合作用过程中,植物制造有机物和氧释放量,远远超过二氧化碳吸收量——水也是光合作用的原料。
71864年【德】萨克斯实验:证明绿叶在光合作用时形成淀粉。
81880年【美】恩吉尔曼的水绵实验:证实叶绿体在光下可以产生氧气。
91941年【美】鲁宾和卡门同位素标记实验:光合作用产生的氧气来自于水。
101945年【美】卡尔文用同位素示踪法得知光合作用中间产物和环节,确定暗反应过程。
       至此,植物的生长之谜终于被破解了,原来植物的生长靠的是水和二氧化碳在光的作用下合成了糖类等有机物,这种机制叫做光合作用。
       光合作用可以分为两大阶段,第一阶段必须在光下进行:叶绿体中的一种特殊状态叶绿素a在吸收光能,失去一个电子,然后可能后悔了,索性将水分子的1个电子抢了过来,氢氧结合的水被抢了电子,正谓夫妻本是同林鸟,大难临头各自飞,氧原子变成了氧气,跑了,剩下的氢原子却移情别恋。抢回电子的特殊叶绿素a贼性不改,光一照,又开始打起了水的主意……这样就形成了一股连续的电子流,也就是说光能转变为了电能,水不断被消耗,氧气不断溢出。电流的能量被两个家伙瓜分:一部分电能被二磷酸腺苷(ADP)捕获,储存到高能化合物三磷酸腺苷(ATP)中,另一部分能量被带正电荷的辅酶II(NADP+)捕获,然后与水分解时产生的氢原子结合成还原型辅酶II(NADPH)。这个过程叫做光反应。
       第二阶段是这样的,空气中的二氧化碳被叶片中的一种叫做15-二磷酸核酮糖(英文简称RuBP)的东西固定,RuBP是一种含5个碳原子的戊糖,与二氧化碳结合后,很快粉身碎骨,变成了23碳化合物,叫做3-磷酸甘油酸(PGA)2PGA中,含有二氧化碳碳原子的那个暂时被留着,而另一个却涅槃重生,又变回了RuBP,继续去抓二氧化碳;这个过程循环进行,叫做卡尔文循环。卡尔文循环进行6次,共抓到6个二氧化碳,一起被上一阶段产生的NADPHATP的作用下还原成了葡萄糖,其中NADPH是还原剂,ATP负责提供能量。
       以葡萄糖为原料,植物可以合成蛋白质、核酸、脂类、多糖等有机物,养活了地球上绝大多数的生命,也就是说芸芸众生都要仰仗这不平凡的、富有诗意的光合作用!




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