光合作用的机理和产物

光合作用并不是一个简单的过程，它可分为光反应和暗反应两大步骤。光反应只有在光下才能激发起来，暗反应在光下或暗中都能发生。两个步骤连续进行，而且在自然情况下，光反应和暗反应都是在有光的情况下连续进行的。 在强光中光合速率受温度的影响，在一定范围内，随温度增高而加速；在弱光下则温度无影响。在强光下，“光反应”迅速，整个过程受温度及“暗反应”的限制；在弱光下，则受“光化学反应”的限制。证明光合作用中有的步骤需光，有的步骤不需光，可提高光合效率。 光合作用机理可分为原初反应、光合电子传递与光合磷酸化及碳同化四个相互联系的环节。 原初反应是光合作用的起点，为光合色素吸收日光，在1毫秒内完成，且与温度无关。其包括光能的吸收、传递与光化学反应。 在光反应中，就是水被叶绿素吸收的光能所分解，即光借叶绿素的帮助而把水分解成H+和OH-，OH-再形成H2O并放出O2。 光合作用的下一步就是H+如何去还原CO2，这个反应是不需要光就能进行一系列酶促反应，因此被称为暗反应。其主要内容是CO2被固定和还原。在光反应中分解出来的氢原子，经过不同的化合物转移到CO2分子上，叶绿素就是作为氢载体去实现这一步骤。CO2在被还原之前还要发生固定作用，必需先被固定成某种化合物，然后才能被氢还原成有机物。 CO2被固定有C3途径，C4途径和CAM途径。 光合作用的直接产物是碳水化合物，包括单糖、双糖和多糖，其中以蔗糖和淀粉为最普遍。光合作用的直接产物还有蛋白质、脂肪和有机酸，不过这些物质占光合作用直接产物的比例较小，大多数蛋白质、脂肪和有机酸是通过碳水化合物代谢的中间产物再度合成的。这些物质再度合成其它各种各样的有机物如核酸、生长素、维生素、木质素、植物碱、花色素等。 光合作用各种产物在数量上的比例，与植株和叶片的年龄、光照的质和量及氮素营养状况都有密切的关系。幼嫩的叶片产生的蛋白质较多，故较为软垂，成长后的叶片往往只形成碳水化合物；光照增加，产生碳水化合物就多些，故叶片较硬挺，且易“结头”，光照减弱，所形成的蛋白质就多一些；在红光下，植株合成碳水化合物较多；在蓝光下，则合成蛋白质较多，氮素营养增加，产生的蛋白质较多，氮素营养降低，形成碳水化合物较多。因此在氮多、光弱的情况下，叶中形成较多的蛋白质，这样往往造成植株徒长而柔软，容易倒伏，失去观赏价值甚至商品价值。因此，在国兰栽培的光管理中，应采用少氮，稍强光及多采用红光等措施。(刘仲健)