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揭秘二氧化碳为何并非有机物及其对光合作用的关键影响

揭秘二氧化碳为何并非有机物及其对光合作用的关键影响

关于二氧化碳浓度对光合作用影响的探讨

需关注两个图示中A和A’标记的区别,它们代表的含义并不相同。这是由于两图的纵坐标设定不同,图1反映的是净光合速率,考虑了细胞呼吸的影响,而图2则展示实际光合速率,专注于光合作用强度,未考虑细胞呼吸。

了解光合作用,我们需要知道二氧化碳的补偿点和饱和点这两个关键概念。补偿点指的是光合速率与呼吸速率相等时的二氧化碳浓度,而饱和点则是光合速率达到最大值时的二氧化碳浓度。同理,光的补偿点和饱和点也是基于这样的理解。根据这些定义,无论是二氧化碳还是光的补偿点和饱和点,它们更准确地应被标记在横坐标上。将它们标注在曲线上能更直观地呈现信息,这也是许多高校教材采用这种方式的原因。欲了解更多,可参阅2016年的高考题及中学生生物教学2016年10期的文章。

以农科所的研究为例,我们可以知道大豆根尖细胞吸收N03-离子与细胞呼吸有紧密联系。在叶肉细胞中,N元素参与构成蛋白质和核酸等生物大分子。在一个密闭大棚内的一昼夜中,空气里CO2含量的变化里,植物光合作用和呼吸作用强度相等的点是B和D点,其中D点时的有机物积累最多。经过一昼夜,由于E点的CO2含量低于A点,表明光合作用的有机物合成超过呼吸作用的消耗,因此大棚内植物有机物的总量会增加。光照强度一定的情况下,玉米的光合作用强度与CO2浓度的关系呈现为一条曲线。若降低光照强度,这条曲线中的A点会向左下角移动。若将纵坐标改为二氧化碳吸收速率,相应的变化曲线可以在右侧的坐标系中描绘出来。

关于果树林下套种的选择,最适宜的品种是S2,而最能适应较高光强的品种是S3。提高环境中CO2浓度后,S2的光饱和点有明显提升,这可能是因为光反应产生了过多的ATP和[H]。而S3在光饱和点时可能光反应和基本饱和或暗反应已基本饱和或两者都已饱和。在叶绿体中,光反应产生的能量不仅用于固定CO2,还参与到合成叶绿体中的大分子核酸和蛋白质的过程中。光合作用过程中,CO2与RuBP结合生成磷酸丙糖(TP),TP主要有三个去向:一部分在叶绿体基质中合成淀粉,淀粉运出叶绿体时会先水解成葡萄糖,再通过叶绿体膜上的载体运送到细胞质中合成蔗糖。蔗糖可以被运出叶肉细胞,储存在植物体内或作为植物进行其他生理活动的能量来源。


揭秘二氧化碳为何并非有机物及其对光合作用的关键影响

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