那些年我们一起追过的光合作用

来源：中国科学院植物研究所

原文链接：　http://www.ib.cas.cn/kepu/yuandi/201603/t20160330_4577151.html

光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧平衡的重要媒介。 光合作用（Photosynthesis），即光能合成作用，是指在含有叶绿体的绿色植物中（或某些细菌中），在可见光的照射下，经过光反应和碳反应（旧称暗反应），利用光合色素，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，同时也是将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。 

第一阶段——光反应 

条件：光照、光合色素、光反应酶 

场所：叶绿体类囊体薄膜 

过程： ①水的光解：2H2O→4[H]+O2（在光和色素的催化下）；②ATP的合成：ADP+Pi+能量→ATP（在酶的催化下） 

影响因素：光照强度、CO2浓度、水分、温度、酸碱度、矿质元素等

第二阶段——碳反应 

条件：多种酶

场所：叶绿体基质 

过程： （1）碳的固定：C5+CO2→2C3（在酶的催化下）；（2）C3+[H]→(CH2O)+C5（在ATP供能和酶的催化下） 

影响因素：温度、CO2浓度 

光合生物的分类：

        （1） C3类植物，如水稻和小麦等。二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。循环可分为三个阶段：羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。 

        （2）C4类植物，如玉米、甘蔗等热带绿色植物。二氧化碳首先通过一条特别的途径被固定下来，然后和其他绿色植物一样进入卡尔文循环。这条固定二氧化碳的途径称为哈奇-斯莱克途径（Hatch-Slack途径），又称四碳二羧酸途径，途径中的羧化反应在叶肉细胞中进行，脱羧反应在维管束鞘细胞中进行。 

        （3）CAM（Crassulacean acid metabolism，景天酸代谢）植物，如凤梨等有着膨大肉质叶子的植物。这些植物同样采用哈奇-斯莱克途径来固定二氧化碳，然后进入卡尔文循环。它们晚上开放气孔，吸收和固定二氧化碳，早上关闭气孔，避免水分流失过快，同时在叶肉细胞中开始卡尔文循环。 

        （4）藻类和细菌。真核藻类，如红藻、绿藻、褐藻等，和高等植物一样具有叶绿体，也能够进行产氧光合作用。光合细菌没有叶绿体，而是具有细菌叶绿素等色素，光合作用直接由细胞本身进行，不产生氧气而是产生硫或氢气。 

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