自然界中消耗二氧化碳的化學(xué)方程式

【專家解說】：CO2+H2O===(光照，葉綠素）C6H12O6+O2光合作用是地球上規(guī)模最大的無機物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物（每年約可合成4250億噸）的過程，也是太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能并蓄積在合成的有機物中（每年約6.3×1015兆焦）的過程。地球上只有綠色植物（還有光合細菌）能通過光合作用，直接從太陽光截獲能量，并利用它將無機物（二氧化碳）還原成有機物，作為自身的養(yǎng)料。其他生物（包括人類在內(nèi)）不能直接利用太陽能，而是直接或間接依靠綠色植物光合作用所提供的有機物和能量進行生命活動。因此，光合作用保證了整個生物界生命活動的進行和生命的延續(xù)。由于光合作用同化二氧化碳，釋放氧氣，因此使大氣中二氧化碳和氧的含量長期以來保持基本穩(wěn)定。另外，光合作用對生物進化也有重要意義。地球上原始大氣中幾乎沒有游離的氧，約在30億年前，出現(xiàn)了最早具有光合能力的藍藻，地球上開始有了氧氣的積累，為需氧生物的發(fā)生、發(fā)展創(chuàng)造了條件。由此可見，光合作用是地球上生物生存、繁榮和發(fā)展的根本源泉。 總反應(yīng)：CO2 + H2018 ——→ （CH2O） + O218 注意：光合作用釋放的氧氣全部來自水，光合作用的產(chǎn)物不僅是糖類，還有氨基酸（無蛋白質(zhì)）、脂肪，因此光合作用產(chǎn)物應(yīng)當(dāng)是有機物。 各步分反應(yīng)： H20→H+ O2（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（遞氫） ADP→ATP （遞能） CO2+C5化合物→C3化合物（二氧化碳的固定） C3化合物→（CH2O）+ C5化合物（有機物的生成） 光合作用的過程:1.光反應(yīng)階段 光合作用第一個階段中的化學(xué)反應(yīng)，必須有光能才能進行，這個階段叫做光反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體內(nèi)的類囊體上進行的。暗反應(yīng)階段 光合作用第二個階段中的化學(xué)反應(yīng)，沒有光能也可以進行，這個階段叫做暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段中的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中進行的。光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段是一個整體，在光合作用的過程中，二者是緊密聯(lián)系、缺一不可的。 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(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。我們每時每刻都在吸入光合作用釋放的氧。我們每天吃的食物，也都直接或間接地來自光合作用制造的有機物。那么，光合作用是怎樣發(fā)現(xiàn)的呢？ 光合作用的發(fā)現(xiàn) 直到18世紀中期，人們一直以為植物體內(nèi)的全部營養(yǎng)物質(zhì)，都是從土壤中獲得的，并不認為植物體能夠從空氣中得到什么。1771年，英國科學(xué)家普利斯特利發(fā)現(xiàn)，將點燃的蠟燭與綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內(nèi)，蠟燭不容易熄滅；將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內(nèi)，小鼠也不容易窒息而死。因此，他指出植物可以更新空氣。但是，他并不知道植物更新了空氣中的哪種成分，也沒有發(fā)現(xiàn)光在這個過程中所起的關(guān)鍵作用。后來，經(jīng)過許多科學(xué)家的實驗，才逐漸發(fā)現(xiàn)光合作用的場所、條件、原料和產(chǎn)物。下面介紹其中幾個著名的實驗。1864年，德國科學(xué)家薩克斯做了這樣一個實驗：把綠色葉片放在暗處幾小時，目的是讓葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉。然后把這個葉片一半曝光，另一半遮光。過一段時間后，用碘蒸氣處理葉片，發(fā)現(xiàn)遮光的那一半葉片沒有發(fā)生顏色變化，曝光的那一半葉片則呈深藍色。這一實驗成功地證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。 1880年，德國科學(xué)家恩吉爾曼用水綿進行了光合作用的實驗：把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環(huán)境里，然后用極細的光束照射水綿。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，好氧細菌只集中在葉綠體被光束照射到的部位附近；如果上述臨時裝片完全暴露在光下，好氧細菌則集中在葉綠體所有受光部位的周圍。恩吉爾曼的實驗證明：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。 光合作用的過程: 光反應(yīng)階段 光合作用第一個階段中的化學(xué)反應(yīng)，必須有光能才能進行，這個階段叫做光反應(yīng)階段。光反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體內(nèi)的類囊體上進行的。 暗反應(yīng)階段 光合作用第二個階段中的化學(xué)反應(yīng)，沒有光能也可以進行，這個階段叫做暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)階段中的化學(xué)反應(yīng)是在葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中進行的。光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段是一個整體，在光合作用的過程中，二者是緊密聯(lián)系、缺一不可的。 光合作用的重要意義 光合作用為包括人類在內(nèi)的幾乎所有生物的生存提供了物質(zhì)來源和能量來源。因此，光合作用對于人類和整個生物界都具有非常重要的意義。光合作用的意義可以概括為以下幾個方面； 第一，制造有機物。綠色植物通過光合作用制造有機物的數(shù)量是非常巨大的。據(jù)估計，地球上的綠色植物每年大約制造四五千億噸有機物，這遠遠超過了地球上每年工業(yè)產(chǎn)品的總產(chǎn)量。所以，人們把地球上的綠色植物比作龐大的“綠色工廠”。綠色植物的生存離不開自身通過光合作用制造的有機物。人類和動物的食物也都直接或間接地來自光合作用制造的有機物。 第二，轉(zhuǎn)化并儲存太陽能。綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，并儲存在光合作用制造的有機物中。地球上幾乎所有的生物，都是直接或間接利用這些能量作為生命活動的能源的。煤炭、石油、天然氣等燃料中所含有的能量，歸根到底都是古代的綠色植物通過光合作用儲存起來的。 第三，使大氣中的氧和二氧化碳的含量相對穩(wěn)定。據(jù)估計，全世界所有生物通過呼吸作用消耗的氧和燃燒各種燃料所消耗的氧，平均為10000 t／s(噸每秒)。以這樣的消耗氧的速度計算，大氣中的氧大約只需二千年就會用完。然而，這種情況并沒有發(fā)生。這是因為綠色植物廣泛地分布在地球上，不斷地通過光合作用吸收二氧化碳和釋放氧，從而使大氣中的氧和二氧化碳的含量保持著相對的穩(wěn)定。 第四，對生物的進化具有重要的作用。在綠色植物出現(xiàn)以前，地球的大氣中并沒有氧。只是在距今20億至30億年以前，綠色植物在地球上出現(xiàn)并逐漸占有優(yōu)勢以后，地球的大氣中才逐漸含有氧，從而使地球上其他進行有氧呼吸的生物得以發(fā)生和發(fā)展。由于大氣中的一部分氧轉(zhuǎn)化成臭氧(O3)。臭氧在大氣上層形成的臭氧層，能夠有效地濾去太陽輻射中對生物具有強烈破壞作用的紫外線，從而使水生生物開始逐漸能夠在陸地上生活。經(jīng)過長期的生物進化過程，最后才出現(xiàn)廣泛分布在自然界的各種動植物。