光合作用是植物、藻类和某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物(如葡萄糖)并释放氧气的过程,其核心包括光反应与暗反应两个阶段,涉及光能捕获、电子传递链和碳固定等关键环节。
-
光反应阶段
光反应发生在叶绿体的类囊体膜上,依赖光能驱动。叶绿素吸收光能后,激发电子进入传递链,产生ATP和NADPH(能量载体),同时水分子被分解,释放氧气。 -
暗反应阶段(卡尔文循环)
在叶绿体基质中进行,不直接依赖光,但需光反应提供的ATP和NADPH。二氧化碳通过酶催化与五碳化合物结合,经一系列反应生成三碳糖,最终合成葡萄糖等有机物。 -
影响因素
- 光照强度:直接影响光反应速率,过强可能导致光抑制。
- 二氧化碳浓度:限制暗反应效率,适当提高可增强光合作用。
- 温度:影响酶活性,多数植物最适温度为25-30℃。
-
生态意义
光合作用是地球碳氧平衡的基础,为几乎所有生命提供能量和氧气,同时减缓温室效应。
掌握光合作用的知识结构,有助于理解植物生长规律及农业、环保等领域的应用,如优化作物种植或碳中和研究。