光合作用的基本产品

已经表示,碳水化合物是最重要的直接的有机产品在大多数的绿色植物的光合作用。一个简单的碳水化合物的形成,葡萄糖是由一个表示化学方程式,

小自由葡萄糖生产植物;相反,葡萄糖单位组成有关淀粉或与果糖,另一个糖,形成蔗糖(看到碳水化合物)。

曾被认为不仅是碳水化合物,而且氨基酸,蛋白质,脂质(或脂肪),颜料和其他绿色组织在光合作用合成的有机组成部分。矿物质供应的元素(例如,氮N;磷P;硫形成这些所需,S)化合物。之间的化学键被打破氧气(O)和碳(C),氢(H),氮、硫和债券形成的新产品,包括气态氧(O₂)和有机化合物。需要更多的能量来打破债券之间的氧气和其他元素(例如,在水、硝酸和硫酸)比时释放新债券形式的产品。这种差异在键能占很大一部分的光能量存储化学能在光合作用形成的有机产品。额外的能量存储在制造复杂的分子从简单的。

进化的过程

今天虽然生活和大气的质量取决于光合作用,绿色植物进化出长很可能在第一次的生活细胞。地球年轻时,电风暴和太阳辐射可能提供的能量合成丰富复杂的分子的简单点的,比如水,氨,甲烷。第一个活细胞可能从这些复杂的分子(看到生活:聚合物的生产)。例如,意外加入(冷凝)氨基酸甘氨酸和脂肪酸醋酸可能形成复杂的有机分子称为卟啉。反过来,这些分子可能会进一步演变成彩色分子颜料例如,叶绿素绿色植物,细菌叶绿素光合细菌,氯高铁血红素(红色色素的血),细胞色素,一群在光合作用和色素分子必不可少的细胞呼吸。

原始的细胞必须进化机制使用色素吸收光能。首先,使用的能源可能是立即启动反应有用细胞。利用光能的过程继续发展,但是,更大的一部分吸收光能量可能是存储为化学能,用于维持生命。绿色植物,利用光能的能力转换二氧化碳碳水化合物和氧气和水,是这个进化过程的高潮。

第一个含氧的细胞可能是(氧气产生)蓝绿藻(蓝藻)出现在大约二十亿到三十亿年前。这些微生物被认为是大气的氧含量大大增加,使成为可能发展的有氧(oxygen-using)生物。蓝藻是原核细胞;也就是说,它们不包含不同膜封闭的亚细胞颗粒(细胞器),比如核和叶绿体。相比之下,绿色植物组成的真核细胞,光合器包含在包围的叶绿体。蓝藻的完整基因组序列和高等植物提供证据表明第一个光合真核生物有可能红藻当中非光合真核细胞吞噬了蓝藻,发达。这些蓝细菌在宿主细胞内,演变成叶绿体。

有许多的光合作用细菌不含氧的(例如,硫细菌以前讨论的)。导致这些细菌的进化途径分化导致的氧的生物。除了缺乏氧气生产、nonoxygenic光合作用与氧的光合作用在两个方面:光的时间更长波长吸收和利用色素称为细菌叶绿素,减少化合物以外的水(如硫化氢或有机分子)提供所需的电子减少的二氧化碳。

光照强度和温度

正如已经提到的,光合作用的复杂机制包括光化学,或聚光,阶段和一个酶,或carbon-assimilating阶段涉及到化学反应。这些阶段可以区分研究光合作用的速率在不同程度的光饱和(即。、强度)和在不同温度。在一系列的温和的温度和在低到中等光强度(相对于正常范围内的植物物种)、光合作用速率的增加随着强度的增加和温度的相对独立。随着光强度提高到更高的水平,然而,变得饱和率;光达到“饱和”在一个特定的光强度,取决于物种和生长条件。在依赖光范围内饱和之前,因此,光合作用的速率由光化学步骤的利率决定。在高光照强度,一些化学反应的黑暗阶段成为病原。在许多陆地植物,这一过程被称为光呼吸光合作用发生,其影响随温度上升。更具体地说,光呼吸与光合作用和限制竞争进一步增加光合作用的速率,特别是水的供应是有限的(见下文光呼吸)。