光合作用量子效率计算(光合作用量子效率怎么计算)

光合作用量子效率怎么计算

量子效率是现代词，是一个专有名词，指的是在光合作用中每吸收一个光量子，所固定的二氧化碳分子数或释放氧气的分子数，由于所得数值为小数。故通常用其倒数——量子需要量（quantum requirement）来表示。即还原1分子二氧化碳需要的量子数。根据测定为8～12。

光合作用量子效应

俗话说万物生长靠太阳，太阳几乎是地球所有能量的来源。我们本身无法直接利用这些能量，但经过亿万年的进化，“光合作用”成为了生物摄取这些能量的有效途径。如果将太阳比喻为一座巨大的能量宝藏，那么光合作用则是我们拿到这宝藏的藏宝图。

光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。 其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。

人类认识光合作用只有三百年左右时间，但是植物早在30亿年之前就进化出这一功能，科学家通过观察南罗得西亚石灰岩中原始藻类的构造得到这一结论。随后经过26亿年的水中生活和4亿年的陆地生活，现代生物进化出现在的光合系统。

两千多年前，人们受到古希腊著名哲学家亚里士多德的影响，认为植物是由“土壤汁”构成的，即植物生长发育所需要的物质完全来自土壤。

然而，1648年比利时医生海尔蒙特通过种植柳树的实验，却得到了意想不到的结果。他将柳树和土壤称量后种植，五年后发现柳树增重75千克，但是土壤只减少了57克。海尔蒙特认为柳树的生长物质来自他浇树用的水，但他忽视了植物生长需要空气跟阳光。不过，这是植物营养研究中第一次定量实验的伟大尝试。

1727年，英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯才提出植物生长要以空气为营养的观点。而英国的著名化学家约瑟夫.普利斯特里用实验的方法证明了绿色植物从空气中吸收养分。

1771年，英国的普利斯特里发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变 “坏”了的空气。他做了一个有名的实验，把一直点燃的蜡烛和一只小白鼠分别放到密闭的玻璃罩里，蜡烛不久就熄灭了，小白鼠也很快死了。接着他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里，他发现植物能够长时间的活着，蜡烛也没有熄灭。同样植物和小白鼠在密闭的玻璃罩中也能够正常的活着。最后他得出结论：植物能够更新蜡烛燃烧和动物呼吸变得污浊的空气。但是他并没有发现光照的重要性。由于他的杰出贡献和实验完成与1771年，因此把这一年定为发现光合作用的年份。

但是并不是每次都能成功重复他这一实验，直到1779年，荷兰的植物生理学家英根豪斯发现只有给植物提供足够的光照，植物才能将空气 “净化”。此外他还发现在暗处植物不仅不能使空气净化，反而会像动物一样把好空气变坏，这些实验为人类认识光合作用奠定了基础。

1782年瑞士的J.Senebier用化学分析的方法指出植物净化空气的活性除了与光有关之外，还取决于固定的空气（即后来知道的二氧化碳），但是由于当时化学发展水平，人们并不清楚植物在暗中释放的是什么气体。

直到1785年，人们弄清楚空气的组成成分后，人们才明确认识到植物光合作用释放的是氧气，而呼吸过程中释放的是二氧化碳，此时人类对光合作用才有了比较深刻的认识。

在接下来的两百多年无数科学家又继续对光合作用展开了深入的研究，并取得了许多成绩。

1804年，瑞士人N. T. De Saussure通过定量实验证明：植物所产生的有机物和所放出的总量比消耗的CO2多，进而证实光合作用还有水参与反应。

1864年J. V. Sachs发现照光叶片遇碘会变蓝，证明光合作用形成碳水化合物（淀粉）。

19世纪末，证明光合作用的原料是空气中的CO2和土壤中的H2O，能源是太阳辐射能，产物是糖和O2。

20世纪初，光合作用的分子机理有了突破性进展，里程碑式的工作主要是：Wilstatter等（1915）由于提纯叶绿素并阐明其化学结构获得诺贝尔奖。

1940年代～1950年代末，M. Calvin等用14C研究光合碳同化，阐明了CO2转化为有机物的生化途径。M. Calvin于1961年获得诺贝尔奖。之后相继确定了CAM途径（M. Thomas，1960）和C4途径（M. D. Hatch和C. B. Slack，1966）。

1965年，R. B. Woodward因全合成叶绿素分子等工作获得了诺贝尔奖。

1980年代末期，Deisenhofer等测定了光合细菌反应中心结构，取得了解膜蛋白复合体细节及光合原初反应研究的突出进展，获得了1988年的诺贝尔奖。

1992年，Marcus因研究包括光合作用电子传递在内的生命体系的电子传递理论而获得诺贝尔奖。

1990年代末，催化光合作用的光合磷酸化和呼吸作用的氧化磷酸化的酶的动态结构与反应机理研究获得了重大进展。Walker和Boyer获得了1997年的诺贝尔奖。

另外值得一提的是自然界中已发现的光合作用系统有三种：C3、C4及CAM植物。

生物通过几十亿年的进化获得了这种神奇的能力，将太阳能转变为化学能，储存在所形成的有机化合物中。每年光合作用所同化的太阳能约为人类所需能量的10倍。有机物中所存储的化学能，除了供植物本身和全部异养生物之用外，更重要的是可供人类营养和活动的能量来源。相信随着研究的深入，一定会有更多的重大发现，将人类利用能源的能力推向一个新的高度。

光合作用 量子力学

量子力学是在大学阶段学习。

下面里量子力学的基础知识，供你参考：

角动量：动量是物体运动的“剧烈程度”，即质量乘以速度。旋转物体对应的动量叫做角动量，计算方法是用动量乘以物体到旋转中心的距离。

经典物理学：1900年以前占支配地位的物理理论，牛顿运动定律是经典理论的典型代表。

共轭变量：海森堡不确定性原理将量子粒子的几对性质联系在了一起。其中最有名的共轭变量包括位置和动量、能量和时间。对一个变量测得越准，对另一个变量就越测不准。

矩阵：等边排列的一组数字。矩阵通常排列成矩形，但它可以有任意条边。矩阵一般用来同时计算多个方程。

非相对论方程：不把相对论考虑在内的方程。牛顿第二定律(力=质量*加速度)就是一个非相对论方程。对于运动速度远小于光速的物体来说，这种方程是正确的，但随着速度的增加，相对论的效应越来越显著。

粒子加速器：研究粒子物理学的主要工具。加速器把带电粒子加速到接近光速，用它们来撞击其它粒子或固体。撞击会产生多种新粒子。目前世界上最大的粒子加速器是欧洲核子研究中心的大型强子对撞机。它位于瑞士和法国的交界处，加速管道长27千米。

量子态：表征量子粒子性质的一组数。量子态可以是单一的，比如自旋方向可能是“向上”或“向下”；也可以是混合的，比如有40%的可能向上，有60%的可能向下。

量子电动力学：简称QED，是关于光和物质(通常是电子)如何发生相互作用的理论。它是相对论的量子场论，因为它把狭义相对论考虑在内。

时空：相对论把时间视作第四个维度。在相对论中，没有绝对的位置或绝对的时间，因为物体移动的方式会影响它在时间中的位置。需要把时空当作一个整体来考虑，不能把二者割裂开来。

叠加态：如果量子粒子的状态有两种可能的数值，即处于某种状态的概率的集合。

处于叠加态的量子粒子没有确定的值，只有概率。

波函数：描述微粒量子态的数学公式。随着时间的推移，量子态依据薛定谔的波动方程而发展变化，它只能表示量子态取某一个值的概率。这个概率可以用波函数的平方来计算。

表观光合量子效率

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植物的光合作用中有哪些过程与量子效应有关

谢邀。

首先，答案是肯定的。在光合作用中，肯定有能量是来自于线粒体。 光合作用分为两个部分，光反应和暗反应。从能量转换的角度，可将光分为三个阶段。

①：光能的吸收、传递、和转换阶段（通过原初反应）

②：电能转换为活跃的化学能（通过电子传递和光合磷酸化完成）

③：活跃的化学能转化为稳定的化学能（通过碳素同化完成）前两个是光反应，后一个是暗反应。

前两个光反应，所需能量来自于光能。

简单的说，叶绿素分子中某个电子吸收光量子后，从基态转为激发态。

激发态能量不稳定，向外释放能量，转变为较稳定的第一三线态。其释放的能量由分子内传递转向反应中心。进行接下去的传递和光能的转换。

简而言之，原初反应，光合电子传递光和磷酸化所获得的能量都是从光中而来。真正需植物体自身能量的是暗反应。 光合作用的暗反应有C3循环和C4途径。由于C3循环过于复杂所以我就将它的总反应式呈现如下：由总反应是可见C3循环是需要能量的，反应式中形成的P-Gald（磷酸三碳糖）可在叶绿体内形成淀粉和转运到细胞液中形成蔗糖或参加其他代谢。

在C4途径中分为四个阶段。

①在叶肉细胞中，由磷酸烯醇式丙酮酸即PEP羧化成苹果酸或者天冬氨酸固定二氧化碳 ②苹果酸或天冬氨酸由胞间连丝转运到维管束鞘细胞中③在维管束鞘细胞内，苹果酸和天冬氨酸脱羧释放二氧化碳，二氧化碳进入之前的C3循环还原为糖④图说形成的C3酸（丙酮酸或丙氨酸）被转运回叶肉细胞，并在再生出二氧化碳的受体PEP。

在最后一部中也有ATP参加反应。

还有一个是景天酸代谢途径即CAM途径，与C4循环有许多相似之处。

无论是碳四循环还是CAM途径，最后都要重新回到C3循环。所以无论哪种循环怎都需要ATP的参与，即都需要耗能。 综上，光合作用所产生的能量指的是产生的糖类，并不是直接产生ATP。所产生的糖类再经其他代谢途径而产生ATP。 若有什么不足欢迎补充和纠正。 手机码字不易点个赞呗(๑ゝω╹๑)