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關(guān)于植物的光合作用和呼吸作用

閱讀:1466      發(fā)布時間:2020-11-17
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為地球上生命機器繞緊弦的是光合作用。地球上有一些自由能的來源火山或溫泉的熱量,地殼中某些元素的放射性,然而這些來源必竟是稀少而分散的。地球上生物的普遍分布是與從地球以外供應(yīng)的、極為豐富的自由能來源緊密聯(lián)系的,這種自由能就是從太陽輻射到地球上的日光能,植物的光合作用是把日光給生命之鐘繞緊弦的過程。

從植物的光合作用中看到,熱力學(xué)一定律在廣泛的范圍內(nèi)可得到證實,生命活動的能量來自光能。熱力學(xué)第二定律認為,這是不可能的。生活的有機體不能違反熵的原則,不可能不付出任何代價地從無序狀態(tài)產(chǎn)生有序狀態(tài),其結(jié)果只能是熵的增加,除了某些細菌以外,所有生物的生命活動所需的自由能都來自光合作用的逆轉(zhuǎn)。

人們時常談到“有機物質(zhì)的含能量”,這是一種草率的說法。燃燒能不能在有機物質(zhì)中利用,而在有機物質(zhì)+氧的系統(tǒng)中才有用,為了給生命過程提供能量,有機物質(zhì)和氧(兩者都從光合作用中產(chǎn)生)必須有機會進行逆反應(yīng),即光合作用的逆轉(zhuǎn)。這個逆反應(yīng)就是呼吸作用,這是一個緩慢的、有節(jié)制的燃燒,沒有氧氣的生命活動即無氧生活,只存在于某些不需氧、而能從化學(xué)反應(yīng)中取得能量的微生物中。

生物可以利用從食物(動物)得到的物質(zhì),或者它們自己由二氧化碳和水合成的物質(zhì)(植物)作為呼吸基質(zhì),后者稱之為內(nèi)源呼吸但是有不少植物也可利用外界供給的有機物質(zhì)(食肉植物甚至可以消化昆蟲!)這是外源呼吸。動物只可能有外源呼吸。從化學(xué)反應(yīng)總結(jié)果看,呼吸作用是光合作用的逆轉(zhuǎn),這兩個過程不同之處在于,一個物質(zhì)向高能位轉(zhuǎn)運,因而需要由外界供應(yīng)大量的自由能;而另一個是物質(zhì)由高能位走向低能位,不需要這種供應(yīng)。

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