【光合作用的过程】光合作用原理：光能转化为生物质能的生化过程

光合作用是绿色植物、藻类利用叶绿素等光合色素照射可见光，将二氧化碳和水转化为有机物，释放氧气的生化过程。

某些细菌，如带紫膜的嗜盐古菌，可以利用其细胞本身，在可见光的作用下，将硫化氢和水转化为有机物，并释放氢气的生化过程，也叫光合作用。

本文不讨论某些细菌的光合作用。

人类发现光合作用的过程真的很有趣。1771年英国科学家普利斯特莱发现，将点燃的蜡烛与绿色植物同时放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易缺氧熄灭。移走蜡烛，将小鼠与绿色植物同时放入玻璃罩内,小鼠也不易窒息死亡。得出的结论：植物可以更新空气。1779年，荷兰人英格豪茨进一步证实，绿色植物只有在日光下才能“净化”空气。1864年，德国科学家萨克斯把绿色的叶片一半曝光，另一半遮光，过一段时间后，用碘蒸气检测叶片，由于碘遇淀粉变蓝色，发现被遮光的半边叶片没有发生颜色变化，而曝光的那半叶片则呈深蓝色。得出结论：绿色叶片在光照的情况下会产生了淀粉。1880年,德国科学家思吉尔曼用水绵进行实验。找到了叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，且氧气是叶绿体释放出来的。20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法对光合作用进行研究。得出结论：光合作用释放的氧全部来自于水。

可见，光合作用发生范围：绿色植物，场所：叶绿体，能量来源：光能，原料：二氧化碳和水，产物：储存能量的有机物和氧气。在可见光的照射下，植物经过光反应和暗反应，将光能转化成生物质能（化学能）储存在有机物中。

叶绿体的色素是分布在基粒片层结构的薄膜上。高等植物叶绿体的色素有四种：吸收红光和蓝紫色光的叶绿素是蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b；吸收蓝紫光的类胡萝卜素,包括橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素。

叶绿体中的酶主要有光反应阶段的酶和暗反应阶段的酶，前者分布在叶绿体基粒片层膜上，后者分布在叶绿体的基质中。

有了以上知识点，我们就可以进一步了解光合作用的原理。

光反应：

1、水的光解:2H2O→4[H]+O2(为暗反应提供氢)

2、ATP的形成:ADP+Pi+光能—→ATP(为暗反应提供能量)

暗反应：

1、CO2的固定:CO2+C5→2C3

2、C3化合物的还原:2C3+[H]+ATP→(CH2O)+C5

总结：二氧化碳+水 →有机物（储存着能量）+氧气。6CO2+12H2O=C6H12O6+6O2+6H2O

由于光反应阶段的酶和暗反应阶段的酶处于叶绿体的不同位置，光反应在叶绿体基粒片层膜上，暗反应在叶绿体的基质中。光反应需要光、叶绿素等色素、酶，暗反应则需要许多有关的酶。光反应发生水的光解和ATP的形成，暗反应发生CO2的固定和C3化合物的还原。在光反应中，ATP储存有活跃的化学能，在暗反应中ATP中活跃的化学能变为CH2O中稳定的化学能。光反应产物[H]是暗反应中CO2的还原剂，ATP为暗反应的进行提供了能量，暗反应产生的ADP和Pi为光反应形成ATP提供了原料。

影响光合作用的因素。光合作用有光反应和暗反应。前者的进行必须在光下才能进行,并随着光照强度的增加而增强，后者有光、无光都可以进行，暗反应需要光反应提供能量和[H]。

光照的强度、光照的时间、二氧化碳浓度、影响酶活性的温度、水等因素的改变都会影响光合作用的过程。

在较弱光照下生长的植物，其光反应进行较慢，适当提高二氧化碳浓度可以提高光合作用的速率。

光照增强，植物为了避免叶片的灼伤，蒸腾作用随之增加，但炎热夏天的中午光照过强时,为了防止植物体内水分过度散失,植物产生适应性调节，气孔关闭，使CO2进入叶肉细胞叶绿体中的分子数减少，即使光反应产生了足够的ATP和〔H〕，暗反应产生葡萄糖速度也会变慢。二氧化碳供应不足，必然导致光合速率急剧下降，当温度上升到极限温度时，光合速率便降为零，叶片会因严重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。

光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35 ℃下正常进行光合作用， 35 ℃以上光合酶活性下降，光合作用开始下降，50 ℃左右光合作用完全停止。

在大棚蔬菜等植物栽种过程中，白天适当提高温度，夜间适当地降低温度可以减少因呼吸作用消耗的有机物。

二氧化碳是光合作用不可缺少的原料，在一定范围内提高二氧化碳的浓度，可以增加光合作用的产物。

因为低温会抑制酶的活性，暗反应的CH2O产量会减少，适当地提高酶活性温度，可提高暗反应中的CH2O产量。

光合作用的意义。植物在食物链中是生产者，它们通过光合作用产生有机物并贮存能量，是生物界中几乎所有生物赖以生存的基础，又是维持地球上氧气和二氧化碳含量相对稳定的重要因素，是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。光合作用提供了物质来源和能量来源，对生物的进化有重要作用。

研究光合作用，对农业生产，环保等领域有基础指导作用。研究影响光反应、暗反应的因素，可以趋利避害，如建造温室，加快空气流通，以使农作物增产。

了解光合作用与植物呼吸的关系，人们在布置家居植物摆设时，晚上不应把植物放到室内，避免因植物呼吸而引起室内氧气浓度的降低。

根据光合作用的原理，改变光合作用的某些条件，如合理密植、立体种植、适当增加二氧化碳浓度、适当延长光照时间等，可以提高光合作用强度，即提高植物在单位时间内通过光合作用制造糖的数量是增加农作物产量的主要措施。

提高农作物产量有很多种途径，其中之一就是提高作物光合作用的效率，如何提高？云南生态农业研究所开发的作物基因表型诱导调控表达技术（GPIT），在世界上第一个成功地解决了提高光合作用效率的难题。据西藏、云南、山东、黑龙江、吉林等省、自治区的试验结果，使用GPIT技术，不同作物的光合作用效率分别提高50%至400%以上。GPIT技术还成功地解决了农作物自身抗性的表达。使用GPIT技术处理的小麦不施农药，基本上不见白粉病的病株。

植物在空间电场作用下能快速吸收二氧化碳并提高根系的呼吸强度，模拟大气电场的空间电场可以提高温室内作物、大田作物的光合效率。在空间电场环境中，增补二氧化碳可获得高的作物产量。

南阳东仑生物光碳科技有限公司生产的二氧化碳捕集技术，即光碳核肥，是世界上第一例可以大面积推广的增加植物光合作用的技术，该技术可以有效的增加作物周围的二氧化碳浓度，增强植物的光合作用，同时抑制夜间的光呼吸，从而达到作物高产。