铁元素直接参与光合作用吗

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精选答案

铁与光合作用有密切关系。

它不仅影响光合作用中的氧化还原系统,而且还参与光合磷酸化作用,直接参与CO2的还原过程。铁是最早被发现的植物必需微量营养元素，虽然它在植物体内的含量甚微，但它在植物的生长发育中起着非常重要的作用。它的多少及有无将对植物的生长速率、根的活力、根冠比以及物质的合成与积累产生极其重要的影响。铁的营养功能在多种植物必需微量元素中，铁是需求量最大的，它在多种生化反应中起重要作用，同时也是许多功能蛋白的重要辅助因子。叶绿素（ chlorophyll）合成叶绿素的必需品铁不是叶绿素的组成部分，但是它是合成叶绿素的必需品，可以作为一种或多种酶的活化剂。有研究发现，若植物缺铁，叶绿体结构容易受到破坏，会影响叶绿素的形成；若严重缺铁，叶绿体会变小甚至解体或液泡话。它不仅影响光合作用中的氧化还原系统，而且还参与光合磷酸化作用，直接参与CO2的还原过程。铁在影响叶绿素合成的同时，还影响所有能捕获光能的器官，包括叶绿体、叶绿素蛋白复合物、类胡萝卜素等。线粒体（ mitochondrion）参与植物的呼吸作用除了合成叶绿素外，铁还参与植物细胞的呼吸作用，如过氧化酶、过氧化物酶等都含有铁，它们都是一些与呼吸作用相关的酶的成分。当植物缺铁时，植物酶活降低，植物体的部分生化反应会减弱，引起植物呼吸作用受阻。因此，最终影响植物的正常生长发育和产量的提高。光合膜上的电子和质子传递参与氧化还原和电子的传递在植物体内，铁存在于血红蛋白的电子转移键上，在氧化还原反应中铁可以成为Fe3+或者Fe2+形态。能够与植物体内以各种形式与蛋白质结合，可以作为重要的电子传递体或催化剂，并参与植物体的多种生命活动。铁还是固氮酶中钼蛋白和铁蛋白的组成部分，是豆科植物固氮所必需的。在高等植物的光合作用中，铁氧还蛋白是光合电子传递链上的重要物质，也是植物体许多基本代谢过程中的电子传递体。铁元素的特性大部分植物的含铁量（干重）在100~300mg/kg之间，因植物种类和植株部位的不同而存在差异。如莴苣、菠菜、甘蓝等含铁量较高的蔬菜作物，它们的含量一般在100mg/kg（干重计）以上，有时最高可达800mg/kg；玉米、水稻的含铁量则相对较低，约为60~180mg/kg。通常情况下，豆科植物的含铁量要高于禾本科植物。就同一株植物而言，铁的分布也不均与。如玉米叶片中含铁量低，甚至会出现缺铁症状，但是其茎节中却常有大量铁的沉淀。植物主要是以Fe2+的形式进行吸收，有时螯合态铁也有可能被吸收，但是在高pH值的条件下，Fe3+的溶解度很低，大多数植物都难以吸收利用。仅除禾本科植物可以吸收Fe3+外，其他只有在植物根系表面将Fe3+还原成Fe2+后才能被吸收。而且植物根尖吸收铁的速率高于根基，有时还与土壤中其金属离子（如Mn2+、Cu2+、Mg2+、K+等）间存在竞争性。