颗石藻光合钙化关系研究【文献综述】.docVIP

毕业论文文献综述 生物工程 颗石藻光合钙化关系研究 摘要：本文阐述了颗石藻的光合作用、钙化作用，影响这两反应进行的多种因素，以及光合钙化作用的相互关系，说明颗石藻在自然环境和碳源循环中的重要作用。 关键词：颗石藻、光合作用、钙化作用、相互关系 1.前言 颗石藻，系浮游单细胞类，属金藻门，是现代海洋中钙质超微型浮游生物的主要组成部分。细胞多呈球形或卵形，少数呈圆筒形、纺锤形、梨形等，顶端具有两条等长的鞭毛和一条附着丝。 颗石藻属自养型生物，是海底钙质软泥的主要成分碳酸盐的主要来源，其通过光合作用形成的巨大生物生产力，是海洋生产有机物或经济产品的基础，而且光合作用和钙化作用固定碳素，放出大量氧气，对维护地球生态平衡有重要作用。颗石藻作为环境科学、能源科学和生物技术三大领域交叉研究的理想材料，越来越引起广大研究者的兴趣。 2.藻类的光合作用 光合作用是地球上重要的化学反应，光合生物通过光合作用提供地球上所有生命活动的能量来源。藻类是海洋和内陆水体中最主要的初级生产者，其生产力约占全球总植物生产力的45%。藻类的光合作用发生在叶绿体的囊状结构薄膜上，通过光反应和暗反应吸入CO2，放出O2，实现CO2的固定。 影响藻类进行光合作用的因素有很多：光照、温度、PH等。 2.1.光照对光合作用的影响 目前，国内外对光照条件影响藻类光合作用进行了很多实验。吴英海等通过实验发现光照强度的变化对伊乐藻顶枝产氧量有明显影响，光照强度与毛产氧量和净产氧量均呈曲线相关。张宝玉等对雨生红球藻实验发现低光强时光合作用速率随光照强度的增大而直线上升，当光强达到光饱和点，光合放氧速率达到最大值，光合速率基本保持稳定。更多研究也显示出相似的结果。 2.2.温度对光合作用的影响 在冷害温度下，生物体对光合作用形成的碳水化合物的运输速度也会降低。光合产物不能及时外运，在叶绿体中积累，会反过来抑制光合作用。在一定温度范围内，例如，从光合作用的冷限温度到最适温度之间，光合作用速率表现为随温度的上升而提高，一般每上升10℃，光合速率可提高一倍左右。当温度高于光合作用的最适温度时，随着温度升高，生物体内的酶发生钝化、变性甚至遭到破坏，光合效率随之下降。 2.3.PH对光合作用的影响 不同海洋藻类对不同特定环境因素都有一定的耐受范围，藻类光合作用过程本身包括光化学过程和酶促过程，藻类光合磷酸化过程的速度受酶控制，而酶在水溶液环境中的解离状态和幸而，都会受PH影响。[H+]对酶促反应的速度不仅有明显的效应，而且影响机理也不同。 2.4.盐度对光合作用的影响 一般的，藻类随盐度的提高光合同化作用加强，当达到最适盐度后随盐度增加反而下降。这反映了海洋藻类对水环境含盐量的耐受性，以及进行同化代谢作用的渗透压调节有一定的适应范围。盐度过高或过低都不利于藻类的生长。 3.藻类的钙化作用 钙化作用是钙质藻类通过细胞内高尔基体/颗石体的代谢将由CO2溶于水形成的HCO3-离子吸收和固定，并形成以CaCO3为主要成分的钙质片落，也就是将一种形态的无机碳固定为另一种形态无机碳的过程。 一般认为碳酸钙在藻体外部或表面沉积作用是由于藻在光合作用时吸收了水中的CO2，并且和其周围的水化学变化有关。碳酸钙可溶性的增加和二氧化碳分压的提高，温度降低及溶液中NaCl的量增加有关。 4.藻类光合作用和钙化作用的关系 由于光合作用和钙化作用的同时存在，他们的相互关系对环境碳源、碳汇的循环和沉降过程及其对应相关的气候变化等方面可能产生重要影响。从钙化和光合固碳比例（calcification/photosynthesis,C/P）来看，颗石藻Emiliania huxleyi和Cricosphaera carterae的C/P比值接近1，而另两种颗石藻Umbilicosphaera sibo和Plertochrysis sp.高钙化种的C/P比值分别约为0.6和0.5。因此，影响光合作用和钙化作用仍需要经过验证讨论分析。 光合作用和钙化作用之间的关系在不同种类的颗石藻种存在差异，尚没有完整的定论。对 E. huxleyi 的研究表明，其光合作用依赖于钙化作用，钙化作用促进光合作用。研究者认为，钙化过程作为一个低消耗的有效途径直接为叶绿体提供 CO2，增加了细胞壁内CO2 的溶解，然后提高了进行光合作用的位点叶绿素中的CO2浓度。另外，钙化作用能去除细胞多余的能量，因此可防止光合作用引起的伤害 。Paasche 对 E. huxleyi 的研究中，当细胞在无钙的培养基中生长时，钙化作用停止，但光合作用却不受影响。同样地，非钙化 N-cell 能和钙化 C-cell 进行效率等同甚至更高的光合作用。Herfort认为光合作用并非依赖钙化作用，在实验中 E. huxleyi 的钙化株与脱钙株的光合作用无显