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光合作用中能够吸收光中的能量将二氧化碳转变为氧气的一种色素叫什么?

 漫步之心情 2017-10-16

题主所指的『色素』应该是叶绿素无误,不过题设里有几个错误:

①生活中我们会感性的认为植物把二氧化碳吸收了,二氧化碳的化学结构里有两个氧,刚好可以构成氧气,于是光合作用就成了吸收一分子二氧化碳,碳原子用于合成葡萄糖,两个氧原子变成氧气释放出来。看一下化学式似乎也是这么回事——

12H2O 6CO2 -hv(光照)→ C6H12O6 (葡萄糖) 6O2 6H2O

但这个理解是错的,光合作用释放的氧气并不是来自二氧化碳,而是来自水——

1939年,美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行了探究。他们用氧的同位素O-18分别标记H2O和CO2,使它们分别成为H2O-18和C-18O2。然后进行两组实验:第一组向植物提供H2O和C-18O2;第二组向同种植物提供H2O-18和CO2。在其他条件都相同的条件下,他们分析了两组实验释放的氧气。结果表明,第一组释放的氧气全部是O2;第二组释放的氧气全部是O2-18。这一实验有力地证明光合作用释放的氧气来自水。

也就是说其实二氧化碳里的氧最终是用于合成水了,整个反应先消耗12个单位的水,反应的产物又会生产6个单位的水,这6个单位水里的氧原子全部来自于植物吸收的二氧化碳。

②单凭叶绿素一己之力是无法完成氧气的生成和二氧化碳的吸收的,光合作用的最小组织单位是叶绿体,叶绿素是叶绿体的重要组成部分。

图为叶绿素分子模型


光合作用分为光反应和暗反应两个步骤——

光反应:12H2O 阳光→ 12H2 6O2

暗反应:12H2 (来自光反应) 6CO2 → C6H12O6 (葡萄糖) 6H2O

其中光反应的核心就是题主提到到叶绿素,叶绿素是光反应的必要条件,叶绿素a(Chlorophyll a)吸收光子作为能量,将水分子光解并得到电子,源源不断的电子在电子传递链上不断被传递,最终给到NADP,将NADP还原为NADPH,在此过程中叶绿体类囊体内向形成了氢离子的浓度差,氢离子会顺着浓度差移动,这一过程产生的势能被用于合成ATP,与NADPH和它携带的氢离子一起被接下来的暗反应分别当做能量来源和还原剂使用。

到了暗反应,植物会通过卡尔文循环固定二氧化碳并合成葡萄糖,和叶绿素就没什么关系了。

卡尔文循环示意图


总结:参与光合作用的色素是叶绿素,但是氧气是水分子的光解产生的,并不是由二氧化碳转化来的,叶绿素仅参与光反应,固定二氧化碳并合成葡萄糖的暗反应过程还需要叶绿体的其他部位参与。

图中绿色颗粒状物为叶绿体

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