植物為什么要光合作用

植物為什么要進(jìn)行光合作用

光合作用是植物生長和生存的關(guān)鍵過程。它是一種化學(xué)反應(yīng)，通過吸收太陽光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為氧氣和葡萄糖。植物為什么要光合作用呢?這是一個復(fù)雜的問題，有許多可能的原因：

植物為什么要光合作用

1.能量需求

植物需要能量來生長、修復(fù)細(xì)胞和進(jìn)行代謝活動。光合作用是植物獲取能量的關(guān)鍵途徑。通過吸收太陽光能，植物可以將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為葡萄糖，這是植物能夠利用的主要能源之一。

2.氧氣產(chǎn)生

光合作用還可以產(chǎn)生氧氣。植物通過吸收二氧化碳并釋放氧氣來進(jìn)行光合作用。這些氧氣可以釋放到空氣中，為動物呼吸提供必要的氧氣。

3.維持生態(tài)平衡

植物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。通過光合作用，植物可以吸收二氧化碳并釋放氧氣，維持大氣中氧氣和二氧化碳的平衡。同時，植物還能夠吸收一些有害氣體，如氮氧化物和二氧化硫，凈化空氣。

總之，植物進(jìn)行光合作用是一種重要的生存策略，有利于滿足植物的能量需求、產(chǎn)生氧氣、維持生態(tài)平衡等方面。雖然我們?nèi)匀挥泻芏嘈枰芯康牡胤剑@些研究已經(jīng)為我們提供了一些關(guān)于為什么植物會進(jìn)行光合作用的線索。

植物光合作用的奧秘

100多年前，科學(xué)家們就對光合作用有了認(rèn)識，但是直到量子學(xué)建立以后，科學(xué)家們才開始了光合作用的研究工作。如今，隨著科學(xué)研究的不斷深入和發(fā)展，我們知道光合作用，其實包括三個主要環(huán)節(jié)：希能、傳能和轉(zhuǎn)化。而這三個環(huán)節(jié)都是鑲嵌在光合膜中的，具有空間構(gòu)想和分子排列的捕光、反應(yīng)中心色素蛋白復(fù)合體，以及相關(guān)的電子載體的共同作用下完成的。在這個過程中，植物從吸收光能到分離原初電荷所需的時間居然不到萬分之一秒，也就是說，在這萬分之一秒以內(nèi)，植物就完成了一個，包括大量光子、激子、電子、離子等傳遞與能量轉(zhuǎn)化的復(fù)雜物理與化學(xué)過程，這真是令人感嘆!

科學(xué)家們表示，光合作用過程中能量的傳遞和轉(zhuǎn)化，不光快速驚人，而且十分高效。在合適的條件下，光合膜系統(tǒng)中的全能效率超過了94%，一旦光只能傳入反應(yīng)中心，能量轉(zhuǎn)化的量子效率甚至可達(dá)100%，這樣高效的機(jī)制，恐怕是當(dāng)今任何科學(xué)技術(shù)都不能達(dá)到的。

科學(xué)家們指出，要徹底了解光合作用高效機(jī)制的秘密，就必須獲得最合適的、高度純化的、穩(wěn)定性足夠強(qiáng)的補(bǔ)捕光和反應(yīng)中心復(fù)合物，同時配合足夠快速的物理和化學(xué)技術(shù)手段。但目前為止還沒有科學(xué)家能夠通過實驗真正解開這一謎題。

其次，光合作用為大自然中最重要的生化反應(yīng)之一，它源于什么時候?這樣復(fù)雜的獨(dú)立代謝反應(yīng)是如何演化而來的?因此，光合作用的起源和演化是困擾科學(xué)家的第二大問題。

美國生化學(xué)家羅伯特教授認(rèn)為，大約在25億年前就有了光合作用，而且反應(yīng)演化很可能能依賴于細(xì)菌。然而，由于光合作用發(fā)展史過于久遠(yuǎn)，參與的微生物種類過多，變化太大，所以其演化線索并不好追蹤。然而，為了進(jìn)一步突破困局，羅伯特教授等人對五種細(xì)菌基因組進(jìn)行了相關(guān)的試驗和研究，結(jié)果表明植物的光合作用是由不同的演化路線合并而成的，并非單一的直線。這樣的研究結(jié)論說明人類可以對微生物進(jìn)行修補(bǔ)或改造，從而產(chǎn)生新的生化反應(yīng)，甚至可以設(shè)計出獨(dú)特的物質(zhì)的合成反應(yīng)。

最后，人類能否脫離植物，實現(xiàn)工廠化的光合作用呢?

我國有科學(xué)家指出，要想進(jìn)一步弄清光合作用的機(jī)理，就必須對其空間構(gòu)想蛋白的分子排列等問題有清楚的認(rèn)識?？墒氰偳对谥|(zhì)雙分子膜里面的分子膜蛋白具有極強(qiáng)的疏水性，十分難分離和結(jié)晶。幸運(yùn)的是，通過我國科學(xué)院植物研究所的科研人員不懈的努力，如今，我國已經(jīng)擁有了提取這種膜蛋白的技術(shù)。這對于光合作用的膜蛋白研究具有十分重大的意義。于是有人便提出了這樣的構(gòu)想，或許有一天人類可以通過模擬光合作用，讓植物直接從工廠里生產(chǎn)出來，降低人類對植物光合作用的依賴性。

當(dāng)然，對于這種遠(yuǎn)大的構(gòu)想，只是美好的愿望罷了，因為到目前為止，植物光合作用，還有許多奧秘，等待人類去探索和發(fā)現(xiàn)。

植物為什么可以進(jìn)行光合作用?

光合作用(Photosynthesis)是植物、藻類利用葉綠素和某些細(xì)菌利用其細(xì)胞本身,在可見光的照射下,將二氧化碳和水(細(xì)菌為硫化氫和水)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,并釋放出氧氣(細(xì)菌釋放氫氣)的生化過程.植物之所以被稱為食物鏈的生產(chǎn)者,是因為它們能夠通過光合作用利用無機(jī)物生產(chǎn)有機(jī)物并且貯存能量.通過食用,食物鏈的消費(fèi)者可以吸收到植物及細(xì)菌所貯存的能量,效率為10%～20%左右.對于生物界的幾乎所有生物來說,這個過程是它們賴以生存的關(guān)鍵.而地球上的碳氧循環(huán),光合作用是必不可少的.植物利用陽光的能量,將二氧化碳轉(zhuǎn)換成淀粉,以供植物及動物作為食物的來源.葉綠體由于是植物進(jìn)行光合作用的地方,因此葉綠體可以說是陽光傳遞生命的媒介.原理：植物與動物不同,它們沒有消化系統(tǒng),因此它們必須依靠其他的方式來進(jìn)行對營養(yǎng)的攝取.就是所謂的自養(yǎng)生物.對于綠色植物來說,在陽光充足的白天,它們將利用陽光的能量來進(jìn)行光合作用,以獲得生長發(fā)育必需的養(yǎng)分.這個過程的關(guān)鍵參與者是內(nèi)部的葉綠體.葉綠體在陽光的作用下,把經(jīng)有氣孔進(jìn)入葉子內(nèi)部的二氧化碳和由根部吸收的水轉(zhuǎn)變成為淀粉,同時釋放氧氣：