光合作用有机物中的氧来自哪里:二氧化碳
光合作用有机物中的氧来自二氧化碳,释放到空气中的氧气则来自水,该结论出自1941年鲁宾、卡门的同位素示踪实验,适用范围是高中生物考试、普通陆生植物、藻类与蓝细菌的光合作用,不适用不产氧光合细菌。你做考题时直接区分两类氧:产物有机物(糖类等)绑定二氧化碳的氧,释放的氧气分子绑定水的氧,不要混淆两个氧的来源。
光合作用有机物中的氧:实验证据
鲁宾和卡门使用氧18同位素分别标记水与二氧化碳,设置两组小球藻对照培养。第一组供给普通水、带氧18标记的二氧化碳,合成的有机物检测到氧18,释放的氧气没有氧18;第二组供给带氧18标记的水、普通二氧化碳,释放的氧气带有氧18,有机物内的氧元素不跟随水中的氧18转移。这套对照直接证明暗反应固定二氧化碳,把二氧化碳里的碳、氧组装进糖类等有机物。
区分光反应、暗反应的物质去向是判断的关键。光反应只在叶绿体类囊体薄膜上发生,负责裂解水分子,水分解后产生氢离子、电子,氧原子两两结合变成氧气释放,这一步不会制造有机物。暗反应在叶绿体基质内进行,不需要光照,将二氧化碳固定,经过卡尔文循环转化成含碳有机物,有机物分子内的氧原子全部来自参与固定的二氧化碳分子。
很多学习者容易混淆两类氧,把放出氧气的来源直接套用到有机物上,这是高频错题。如果你看到题目问光合作用产生的氧气来自哪里,答案是水;题目问光合作用有机物中的氧来自哪里,答案是二氧化碳,两个问题不能共用同一个答案。
光合作用有机物中的氧:适用边界
该结论适用于产氧光合生物,包含绿色植物、绿藻、蓝藻。
不产氧光合细菌不适用这套规律,这类微生物不分解水、不释放氧气,使用硫化氢等物质作为供氢体,合成有机物的氧源也和普通光合生物存在差异。
| 物质 | 氧的来源 | 发生阶段 |
|---|---|---|
| 光合作用有机物 | 二氧化碳 | 暗反应(卡尔文循环) |
| 光合作用释放O₂ | 水 | 光反应 |
化学方程式的写法也可以辅助你记忆,总反应式6CO₂+12H₂O$\xrightarrow{光能、叶绿体}$C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O,方程式右侧生成的水分子,氧同样来自二氧化碳,和糖类有机物共用同一氧源。
同位素标记类考题判断技巧,看标记元素最终出现在哪种产物。标记CO₂中的氧,同位素标记物会出现在有机物与新生成的水中;标记H₂O中的氧,标记物只会出现在释放的氧气,不会进入糖类有机物。
答题抓准关键词即可快速得分。
