2022年11月20日 星期日

Photosynthesis光合作用

光合作用 photo-synthesis 是希臘語「光」 phōs (φῶς) 加上「合成」 synthesis (σύνθεσις)。

NADPH (reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸) 是 NADP+ 的 reduced form。

ATP (adenosine triphosphate,腺苷三磷酸,三磷酸腺苷)。

C3

C4

CAM

參考

  1. https://www.youtube.com/watch?v=bJIyfT3yK04
  2. https://www.youtube.com/watch?v=GaILFY0DozA&list=PLZruNYXiv2mA33Y2IXxZj74awXjLGTGm8
  3. https://www.junyiacademy.org/junyi-science/science-high/junyi-biology
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Photosynthesis
    • 光合作用是植物或其他生物體透過細胞呼吸作用 (cellular respiration) 轉換光能為化學能,作為能量。有些化學能儲存在碳水化合物 (carbohydrate molecules) 中,例如糖 (sugars) 和澱粉 (starches),是由二氧化碳和水合成的。大部分植物藻類和藍綠菌 (cyanobacteria) 進行光合作用,稱為光合自養生物 (photoautotrophs)。光合作用維持地球大氣的氧含量,並提供地球上生命所需的大部分能量。
      不同物種進行光合作用的方式不同,但都始於反應中心的蛋白質吸收光能,該蛋白質含有綠色葉綠素 (green chlorophyll) 和其它顏色色素/生色團 (pigments/chromophores)。這些蛋白質在植物中被保存在稱為葉綠體 (chloroplasts) 的細胞器 (organelles) 內,葉細胞含量最多。在細菌 (bacteria) 是在質膜 (plasma membrane) 中。在這些光相關反應,有些能量用來從適合的的物質,如水,剝離電子,分解水釋放氧和氫,氫用來產生兩種化合物 NADPH 和 ATP,作為短期能量儲存,是細胞驅動其他反應的「能量貨幣」。
      在植物、藻類和藍藻中,糖是經過隨後一系列光無關的反應合成的,稱為卡爾文循環 (the Calvin cycle)。In the Calvin cycle, atmospheric carbon dioxide is incorporated into already existing organic carbon compounds, such as ribulose bisphosphate (RuBP). Using the ATP and NADPH produced by the light-dependent reactions, the resulting compounds are then reduced and removed to form further carbohydrates, such as glucose. In other bacteria, different mechanisms such as the reverse Krebs cycle are used to achieve the same end.在卡爾文循環中,大氣中的二氧化碳被結合到已經存在的有機碳化合物中,例如二磷酸核酮糖 (RuBP)。 使用由光依賴性反應產生的 ATP 和 NADPH,然後將所得化合物還原並去除以形成更多的碳水化合物,例如葡萄糖。 在其他細菌中,使用不同的機制(例如反向克雷布斯循環)來實現相同的目的。
      第一種光合生物可能在生命進化史的早期就進化,很可能使用氫或硫化氫 (hydrogen sulfide) 等還原劑 (reducing agents),而不是水,提供電子。藍藻出現較晚,產生的大量氧氣促進了地球的氧化,讓複雜生命的進化成為可能。Today, the average rate of energy capture by photosynthesis globally is approximately 130 terawatts, which is about eight times the current power consumption of human civilization. Photosynthetic organisms also convert around 100–115 billion tons (91–104 Pg petagrams, or billion metric tons), of carbon into biomass per year. That plants receive some energy from light – in addition to air, soil, and water – was first discovered in 1779 by Jan Ingenhousz.  今天,全球光合作用的平均能量捕獲率約為 130 太瓦,約為當前人類文明耗電量的 8 倍。 光合生物每年還將大約 100-1150 億噸(91-104 Pg 拍克或十億公噸)的碳轉化為生物質。 植物從光中獲得一些能量——除了空氣、土壤和水——是由 Jan Ingenhousz 於 1779 年首次發現的。
      光合作用對氣候至關重要,從空氣中捕獲碳結合到植物中,進一步結合到土壤和收穫的產品中。據估計,光是穀物每年就結合 38.25 億公噸 CO2
    • 1 Overview
    • 2 Photosynthetic membranes and organelles
    • 3 Light-dependent reactions
    • 3.1 Z scheme
    • 3.2 Water photolysis
    • 4 Light-independent reactions
    • 4.1 Calvin cycle
    • 4.2 Carbon concentrating mechanisms
    • 4.2.1 On land
    • 4.2.2 In water
    • 5 Order and kinetics
    • 6 Efficiency
    • 7 Evolution
    • 7.1 Symbiosis and the origin of chloroplasts
    • 7.2 Photosynthetic eukaryotic lineages
    • 7.3 Cyanobacteria and the evolution of photosynthesis
    • 8 Experimental history
    • 8.1 Discovery
    • 8.2 Refinements
    • 8.3 Development of the concept
    • 8.4 C3 : C4 photosynthesis research
    • 9 Factors
    • 9.1 Light intensity (irradiance), wavelength and temperature
    • 9.2 Carbon dioxide levels and photorespiration

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