概述

概述

光合作用公式：

二氧化碳+水→有机物（主要是淀粉）+氧气6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

光合作用是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%～20%。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。

光合作用图解

植物利用阳光的能量，将二氧化碳转换成淀粉，以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方，因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。

光合作用反应原理

植物与动物不同，它们没有消化系统，因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说，在阳光充足的白天，它们将利用阳光的能量来进行光合作用，以获得生长发育必需的养分。

这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下，把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉，同时释放氧气。

上式中等号两边的水不能抵消，虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程，人们更习惯在等号左右两边都写上水分子，或者在右边的水分子右上角打上星号。

光合作用可分为光反应和暗反应两个步骤。

1.光反应

反应条件：光，色素，光反应酶

反应场所：囊状结构薄膜上

反应过程：水的光解：2H2O→4H+O2↑（在光和叶绿体中的色素的催化下）

ATP的合成：　ADP+Pi→ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）

影响光反应的因素：光强度，水分供给植物光合作用的两个吸收峰

叶绿素a、b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二（光合作用系统一比光合作用系统二要原始，但电子传递先在光合系统二开始），在光照的情况下，分别吸收680纳米和700纳米波长的光子，作为能量，将从水分子光解过程中得到电子不断传递（能传递电子的仅有少数特殊状态下的叶绿素a），最后传递给辅酶二NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子，NADPH++2e-+H+=NADPH（还原性辅酶二）。DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。

光反应的意义：①光解水（又称水的光解），产生氧气。②将光能转变成化学能，产生ATP，为暗反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子，合成NADPH，为暗反应提供还原剂［H］（还原氢）。

2.暗反应（碳反应）

暗反应实质是一系列的酶促反应。(https://www.daowen.com)

反应条件：无光也可，暗反应酶（但因为只有发生了光反应才能持续发生，所以不再称为暗反应）

反应场所：叶绿体基质

影响暗反应的因素：温度，二氧化碳浓度

过程：不同的植物，暗反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3，C4和CAM3种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。

C3反应类型：植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内，通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5，起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与［H］及ATP提供的能量反应，生成糖类（CH2O）并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。

光暗反应的有关化学方程式：

H2O→2H+1/2O2（水的光解）

NADP++2e-+H+→NADPH（递氢）

ADP+Pi→ATP（递能）

CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定）

2C3化合物→（CH2O）+C5化合物（有机物的生成或称为C3的还原）

ATP→ADP+Pi（耗能）

能量转化过程：光能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）→稳定的化学能（糖类即淀粉的合成）

注意：光反应只有在光照条件下进行，而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行。也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行。

3.光反应阶段和暗反应阶段的关系：

①联系：光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是暗反应的基础，光反应阶段为暗反应阶段提供能量（ATP）和还原剂，暗反应产生的ATP和Pi为光反应合成ATP提供原料。

②区别：（见下表）

光合作用光反应与暗反应间的区别

续表