有机物的来源与产生过程，高中生物光合作用讲解

细胞呼吸需要消耗有机物，有机物从哪里来？今天我们就来一起了解。

地球上的绝大多数能量都来自于太阳。能将太阳能转化为我们所需的，有机物中的化学能的反应，便是光合作用。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径，我们所需的有机物，也是光合作用产生的。

地球上的绝大多数能量来源于太阳

光合作用发生在绿色植物中，对于高等植物来说，叶片是进行光合作用的主要器官。光照在叶片上，叶片中的光合色素就能吸收光能，将其转化为化学能。光合色素有叶绿素、类胡萝卜素和叶黄素等等，它们吸收的光波长有区别，但都可以用于光合作用。

光合色素分布叶绿体中。叶绿体是一个由双层膜包裹，内部存在一个个圆饼状囊状结构的细胞器。这些囊状结构被称为类囊体，类囊体堆叠起来形成基粒。吸收光的光合色素就分布在类囊体薄膜上。每个基粒都是由多个类囊体组成的，叶绿体中含有大量的类囊体，极大地扩展了受光面积。

叶绿体的内部结构

光能被光合色素吸收后将水分解为氧气和氢离子，这被称为水的光解。氢离子在类囊体腔中生成，使类囊体膜内外形成了质子浓度梯度，质子浓度梯度提供能量使ADP和Pi转化为ATP。在类囊体外，经过酶的催化，氢离子与氧化性辅酶Ⅱ（NADP＋）结合形成还原性辅酶Ⅱ（也写作[H]或NADPH）。这就是光合作用的第一个阶段，称为光反应阶段，该阶段必须有光才能进行。在这一阶段，光能转化为ATP与[H]中的化学能。生成的[H]和ATP将参与光合作用的第二阶段。

光合作用的第二阶段称为暗反应阶段，有没有光都可以进行（只要有原料）。暗反应阶段是在叶绿体基质中进行的，在这一阶段产生了糖类。

我们都知道，植物的光合作用可以吸收二氧化碳。二氧化碳是做什么用的？为了探究这个问题，科学家卡尔文就做了这样一个实验：他用经过具有放射性的14C标记的二氧化碳，供小球藻进行光合作用，然后追踪14C的去向，以此探明了二氧化碳中的碳是如何转化为有机物中的碳的。

卡尔文

在特定酶的作用下，二氧化碳与一种五碳化合物（简称C5，也作RuBP）反应生成两个三碳化合物（简称C3），该过程称为二氧化碳的固定。C3在[H]与ATP的作用下被还原，一些在特定酶的作用下转化为糖类（这就是光合作用的产物，也就是我们得到的有机物），一些经过一系列变化，又变回了C5。这两种途径分别被称作C3的还原和C5的再生。由于这个过程形成了一个循环，且是由卡尔文探明的，所以暗反应阶段也称作卡尔文循环。

简化后的卡尔文循环

在光合作用中，光反应与暗反应形成了一个紧密联系的整体。光反应为暗反应提供能量，暗反应为光反应提供原料（NADP+、ADP和Pi）。两者相互关联，相互影响。

绿色植物可以以光为能源，通过光合作用获得有机物。人、动物、真菌，只能通过摄取自然界中已有的有机物来维持自身的生命活动。自然界中，是否存在不借助光能也能独立合成有机物的生物呢？有的。自然界里存在少数可以进行化能合成作用的细菌。所谓化能合成作用，就是利用自然界中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。例如硝化细菌，它能将土壤中的氨氧化为亚硝酸，再将亚硝酸氧化为硝酸。这两个化学反应会释放一定量的化学能，硝化细菌就能利用这些化学能合成有机物，维持自身活动。