光反应、暗反应、碳同化

光合作用是绿色植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物的过程，通常分为三个主要步骤：

一、光反应阶段

1. 光系统Ⅱ（类囊体膜反应）

   • 水在类囊体膜上光解，生成氧气、还原氢（H⁺）和质子梯度（ATP）。

   • 具体反应式：2H₂O → 4H⁺ + 4e⁻ + O₂。

2. 光系统Ⅰ（类囊体膜反应）

   • 通过光系统Ⅱ产生的电子传递链，将电子传递给NADP⁺生成NADPH。

3. 能量转换与物质合成

   • 光反应生成的ATP和NADPH为暗反应提供能量和还原力。

二、暗反应阶段（卡尔文循环）

1. 固定二氧化碳

   • 二氧化碳通过气孔进入叶绿体后，在酶的催化下与五碳化合物（C₅）结合生成两个三碳化合物（C₃）。

2. 还原与再生

   • C₃通过ATP和NADPH的参与，被还原为糖类等有机物，同时C₅被再生为五碳化合物，完成一次循环。

三、碳同化阶段

1. 循环过程

   • C₃在叶绿体基质中被固定后，通过Calvin循环反复再生，最终合成葡萄糖等有机物质。

2. 物质转化

   • 生成的糖类可进一步转化为淀粉、纤维素等储存物质，或用于合成其他有机分子。

补充说明

• 光反应与暗反应的关系

  光反应为暗反应提供能量和还原力，两者通过ATP、NADPH及C₃的循环紧密关联，形成光合代谢的整体。

• 总反应式

  6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂（需光）。

以上步骤综合了光能的捕获、转化与化学能的储存，是植物生长和能量代谢的基础。