生命科學：探討春光背後的生物學基礎——光合作用

「沾衣欲濕杏花雨，吹面不寒楊柳風。」

下午，我們一家來到彩蝶湖畔，仰望垂柳，我不禁吟詩一首，以表達我現在愉悅的心情。

「為何春光那麼美，讓我如此沉醉？」作為一個生物老師，有時候，腦瓜子就不由自主地往生命科學方面想。「嗯，這是一種職業病，得治，可惜治不了。那就讓它信馬由韁吧！」我如是想。

春回大地，萬物復甦。這一切皆因日照時間更長和太陽角度更高，故而氣溫更高，由此導致生物體內酶的活性更高，自由水更多，代謝愈加旺盛，進而動植物開始活躍起來。

細胞代謝速率被調動起來，植物或開花，或吐出嫩葉。開花這種生命活動，消耗植物的有機物。而嫩葉含有葉肉細胞，能進行光合作用，製造有機物，提供給植物用於生長。

可以這麼說，太陽是地球上99%生物能量的最終來源，但沒有光合作用，地球上99%的生物都會死。

為什麼不是全部都死掉？

這是因為地球上還有另外一種類型的自養型生物——化能自養型的一些細菌——可以利用氧化無機物釋放的能量來合成有機物。海底火山口特別多哦，其他生物獲得的能量直接或間接來源於此。

但只靠一點硫化細菌、硝化細菌等自養型細菌製作有機物供應龐大的生物圈這個地球上最大的生態系統，顯得那麼單薄，杯水車薪。

地球上最為龐大、極其重要的一個類群是綠色植物，因為它們是生產者，它們能利用光合作用製造有機物，其他動物直接或間接地使用這些有機物。動物們只有利用這些有機物供能，才能完成各種生命活動。例如，細胞分裂，動物運動，開花結果，大腦思考，生物發光放電……

那麼，極其重要的光合作用到底是怎麼一回事呢？

一，光合作用發生的位置

單細胞或多細胞植物細胞內葉綠體中。

二，葉綠體的結構

葉綠體由雙層生物膜包裹，內含基粒和基質，基粒和基質中都含有大量的光合作用相關的酶類。特別基粒上類囊體表面分布大量的葉綠素和類胡蘿蔔素，這些光合色素有部分可以吸收光能，另一部分可以將光能轉化成質子流（電流）。

令人驚奇的是，葉綠體的基質中含有遺傳物質——一種環狀的DNA。這不禁讓人推測：葉綠體，或許在很久很久以前，是一種類似藍藻的光和細菌；後來不小心被真核細胞誤吞，形成一種穩定的互利共生的關係。要知道細菌確實可以寄生在細胞內生活，比如結核桿菌；另外，細菌是單層膜結構，被胞吞後形成雙層膜；最後，細菌的遺傳物質也是環狀DNA的。這就很好地支持了這種葉綠體起源假說。

三，光合作用過程

「拂堤楊柳醉春煙」，「萬條垂下綠絲絛」。這些綠葉中光合作用的過程是怎麼樣的呢？

1，光合作用根據需不需要光的參與，分為光反應階段和暗反應階段（如圖）。

2，光反應階段

類囊體薄膜上的光合色素，吸收光能，並利用光能將水光解成氧氣和還原氫[H],同時生成三磷酸腺苷（ATP）這種細胞內直接的供能物質。光反應階段必然有著光的參與，色素吸收藍紫光和紅光，幾乎不吸收綠光，綠光再被反射出來，我們就看到了綠色的葉子。

光反應階段的重要作用是為暗反應階段準備ATP和【H】。

3，暗反應階段

二氧化碳中碳是如何轉移的？

美國著名生化學家卡爾文最先發現，故而暗反應中C的轉移途徑叫卡爾文循環。他後來獲得1961年諾貝爾化學獎。

暗反應中有兩個重要的生理過程：二氧化碳的被五碳化合物固定，並分裂成兩個三碳化合物（這樣二氧化碳就有來無回，被固定起來了。）；三碳化合物被【H】還原以及ATP供能的情況下生產有機物（糖類），還有一部分經過複雜變化又生成了五碳化合物；五碳化合物繼續固定從氣孔進來的二氧化碳，周而復始……

4，

光合作用的定義

光合作用是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,並且釋放出氧氣的過程。

總結：光合作用在葉綠體中進行，小小的綠葉承載著億萬生命，沒有它生產的氧氣和有機物，春天亦是荒涼！

請善待植物，沒有她，不說沒有美景，我們也終將消失在進化的長河中……

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