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光合作用水的形成问题

(2012-10-23 10:34:46)
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杂谈

光合作用总反应式中,反应物有12H2O,产物中有6H2O。消耗的12H2O去向很明确,形成了6O2,以及还原氢。但形成的6H2O来自哪里,什么过程中产生的,很多老师及学生都不明白。教材中讲光合作用过程时也没讲解过水是如何生成的,但总反应式中偏偏就有。那么产物中的水到底怎么形成的呢?

简单说就是碳反应过程中,ATP水解成ADP+Pi供能时并没有直接消耗水,而是消耗了C3中的H+HO-ADP+Pi形成ATP时再把所得的H+HO-转化成了H2O。以前的参考资料就直接说碳反应过程中生成了水,但仔细阅读过植物生理的老师就极力反对这种说法。问题就在于ATP的形成和水解过程中水分子的形成和消耗教材里也没有讲到,搞得光合作用过程中元素没办法守恒,只好说碳反应过程中产生了水。

我们不妨来看光合作用的过程。碳反应的总反应式可以这样写:

6CO2+18ATP+12NADH+12H++12H2OC6H12O6+18ADP+18Pi+12NADP+

可见碳反应不仅没有产生水,反而消耗了水。

光反应总反应式则可这样写:

 12H2O+12NADP+6O2+12NADPH+12H+

18ADP+18Pi18ATP(+18H2O(注意括号中的水)

本来ATP水解是需要消耗水的,18ATP水解,也就要消耗18H2O。但在碳反应中,ATP水解供能时并没有消耗H2O 。其H+HO-都来自三碳化合物,而ATP的形成是要形成H2O的,不过一般反应式也把产物中的H2O省略了,这样就有问题了,ATP水解时得到了三碳化合物中的H+HO-,合成时形成水又省略了,相当于三碳化合物中H+HO-白白不见了。所以以前参考资料为了简化就说碳反应过程形成了水,但这显然不符合事实,现在则干脆不讲了。对于学生来说,要理解这个问题相当有难度,避而不讲也不失为一个好办法。

总结一下,碳反应过程中三碳化合物在还原过程中所脱去的H+HO-ADP+Pi得到,然后在光反应过程中缩合形成了H2O。光反应中水的光解消耗12H2O,碳反应中也总共消耗12H2O,形成18ATP产生18H2OATP水解供能不消耗水,相当于净消耗6分子水。

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