蓝藻能进行光合作用的原因?
这个问题的提问者是中科院北京基因组研究所的王博士,问题内容是他对“微藻为什么可以进行光合作用”的疑问。 我在之前的文章《微藻为什么要进行光合作用》中提到过,绿藻(包括微藻)是自养型生物,通过光合作用吸收二氧化碳,合成有机物并释放氧气。因此王博士的问题可以表述成:绿藻为什么能够进行光合作用。 这里需要先说一下光合作用的类型。根据光合作用中光反应和暗反应阶段的存在与否,可以将光合作用分成光呼吸、光合磷酸化以及氧化磷酸化三类。其中前两类属于光合作用,最后类为细胞呼吸。
目前对于高等植物与细菌的研究表明,它们都是通过光合磷酸化和氧化磷酸化两种类型的代谢来合成有机物,释放氧气。而蓝藻则不同,它是通过光呼吸这种特殊的方式来进行光合作用。 什么是光呼吸呢?简单来说就是蓝藻在光照条件下,经过光化学反应,生成ATPA(3-磷酸腺苷)的过程。这个过程需要水作为电子供体,故称之为光呼吸。
虽然光呼吸同样是光合作用,但它不同于光合磷酸化和氧化磷酸化,而是单独进行,不需要其他细胞的参与即可完成。而且光呼吸产生的ATP中的高能磷酸键来自于水,而不像其他的光合作用途径来源于二氧化碳。蓝藻中的光色素蛋白(包含一个或多个光色素分子)对光的吸收具有饱和特性,所以太阳光中波长小于500nm的部分对光呼吸来说其实并没有多大用处,这也是为什么王博士提到的蓝藻能在有明亮天空的情况下也能进行光合作用的原因——蓝藻利用的是波长大于500nm的红外线部分。 而当无光或者黑暗时,蓝藻会通过另外一条非光合作用途径产生ATP,以维持自身生命活动。
综上,由于蓝藻是通过光呼吸这种方式来完成光合作用的,所以它与其他自养型生物有着本质的区别。 PS. 有朋友问微藻里有没有异养的,当然有,比如涡虫蓝藻,它就是属于自养型的绿色植物,但它的幼虫期却属于异养型的草履虫动物,用着草履虫的生活史,真让人头大……