植物是如何利用簡單無害的自然原料,製造出支撐整個生態系運作的關鍵有機物?
植物細胞內的葉綠素能精確吸收藍光與紅光(反射綠光,這也是葉子成綠色的原因),並將光子的能量傳遞給電子,開啟一連串精彩的能量接力。
在光反應中,吸收光能的反應中心會強行將「水分子」($H_2O$) 拆解。釋放出我們呼吸所需的氧氣 ($O_2$),並留下質子與電子作為下一階段的驅動媒介。
卡爾文循環(暗反應)在無光的情況下也能進行,它如同一個精密的奈米分子工廠,利用前一階段儲存的能量,將空氣中的二氧化碳 ($CO_2$) 鎖定、重組,產出葡萄糖。
親自調整太陽光強度、二氧化碳濃度以及環境溫度。觀察動態葉片細胞中的分子轉變,並看看怎樣的配置才能達到最完美的「高效產出」!
光線提供激發電子所需的能量,過強會導致光飽和。
卡爾文循環的重要原料,濃度極限時效率趨緩。
影響細胞內酵素反應活性。過低酵素失去活性,過高則會變性失效。
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光反應發生在葉綠體的類囊體薄膜 (Thylakoid Membrane) 上。在這個階段,葉綠素等光合色素扮演奈米天線,吸收太陽光的能量。
1. 光能激發電子: 葉綠素捕獲光子,電子被激發至高能階,踏上「電子傳遞鏈」。
2. 水的裂解 ($H_2O \rightarrow O_2 + H^+$): 為了填補失去的電子,系統將水分子強行分解,釋放氧氣作為副產品。
3. 創造能量攜帶者: 電子與質子的流動推動了 ATP 與 NADPH(高能量小分子)的合成。
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