植物光合作用的全过程是什么样的？

幸福侠侣

植物光合作用的全过程是什么样的？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/589050975

大力水手

植物光合作用是一个复杂的过程，它将光能转化为化学能，为植物提供生长所需的能量。整个过程可以分为两个阶段：光反应和暗反应（卡尔文循环）。

**1. 光反应（光依赖反应）**

*   **场所**：叶绿体的类囊体膜
*   **条件**：光照
*   **过程**：
    *   **水的光解**：光能被叶绿素等色素吸收，用于将水分子分解成氧气、质子和电子。
    *   **ATP和NADPH的生成**：电子传递链将电子传递给NADP+和ADP，生成NADPH和ATP。
    *   **质子泵作用**：质子从类囊体膜转移到基质中，导致基质pH降低。

**2. 暗反应（卡尔文循环）**

*   **场所**：叶绿体的基质
*   **条件**：光照或无光照
*   **过程**：
    *   **CO2的固定**：CO2与五碳糖结合，形成三碳糖。
    *   **三碳糖的还原**：NADPH和ATP提供能量，将三碳糖还原成葡萄糖。

**总结**：

*   光反应产生ATP和NADPH，为暗反应提供能量和还原剂。
*   暗反应将CO2转化为葡萄糖，为植物提供生长所需的碳源。

**光合作用的意义**：

*   为植物提供生长所需的能量和碳源。
*   为动物提供食物来源。
*   为大气提供氧气。
*   在全球碳循环中扮演重要角色。

清风寡欲

绿色植物光合作用的场所是叶绿体。叶绿体由双层膜包被，每层膜厚6~8nm，外膜与内膜之间有10~20nm宽的膜间隙。两层膜均由单位膜（由脂质双层及嵌合蛋白质构成的一层生物膜）组成，具有选择透过性。叶绿体膜内的基础物质称为基质。基质中悬浮着复杂的膜片层系统，其基本单位是由单位膜封闭形成的扁平小囊，称为类囊体（也称片层）。类囊体有规律地垛叠在一起形成好似一摞硬币的结构被称为基粒类囊体。贯穿在两个或两个以上基粒之间没有发生垛叠的类囊体，称为基质类囊体。相邻基粒由基质类囊体链接在一起,使类囊体腔之间彼此相通,因而,一个叶绿体内的全部类囊体实际上是一个连续的封闭的三维结构。



光合作用场所-叶绿体

光反应：




类囊体薄膜-光反应过程

类囊体膜上有多种蛋白复合体，包括光合电子传递体和光合色素蛋白质复合体，是光合作用中进行光反应的结构。类囊体膜上的光合色素负责在光合作用中吸收光能，这种膜片层系统极大地增加了光合作用中的受光面积，提升了光合作用的效率。叶绿体的基质中有可溶性的蛋白（酶）以及其他活跃的代谢物质，其中包括光合作用中催化碳固定的酶系统，因此，光合作用中二氧化碳的固定、还原是在叶绿体基质中完成的。基质中还存在叶绿体自身的DNA、RNA和核糖体，能够自主进行遗传物质的传递以及蛋白质的合成。
光反应发生在叶绿体类囊体膜上，必须在有光的条件下才能进行。光合色素和与光反应有关的酶就分布在类囊体薄膜上。镶嵌在类囊体膜上的色素分子整齐的排列在一起，它们能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子，使水分解成H⁺和O₂，O₂扩散进入大气。
色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质（光系统Ⅱ → 质体醌 → 细胞色素bf复合物 → 质体蓝素 → 光系统Ⅰ → 铁氧还蛋白 → NADP还原酶）俘获，这些蛋白质利用电子携带的能量将H⁺从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给NADP⁺（氧化型辅酶Ⅱ）,NADP⁺获得电子后与H⁺结合，生成NADPH（即还原型辅酶Ⅱ,，常表示为[H]）。类囊体膜上嵌有ATP合成酶（ATP合酶），类囊体腔中的H⁺顺浓度梯度经ATP合成酶返回叶绿体基质，推动ATP的合成。
暗反应：




叶绿体基质-暗反应

在暗反应阶段中，绿叶细胞从外界吸收的CO₂进入叶绿体基质，与细胞中的一种五碳化合物（C₅）结合，形成两个三碳化合物（C₃），这个过程称为CO₂的固定。在有关酶的催化下，C₃接受光反应阶段提供的物质和能量（ATP/NADPH）,经过一系列生化反应，部分转变为糖类，另一部分又形成C₅，继续参与CO₂的固定。
暗反应是由酶催化的一系列复杂的生化反应。在这一过程中，将光反应过程中形成的ATP和NADPH中的化学能，转化为存储在糖分子中的化学能。
ATP和NADPH是联系光反应和暗反应的纽带。光反应和暗反应是两个相对独立的过程。光反应高度依赖光照，暗反应不需要光照，但依赖于光反应提供的ATP和NADPH，暗反应消耗ATP和NADPH后生成的ADP和NADP⁺又是光反应不可缺少的原料。光反应和暗反应共同构成了生物圈最重要的化学反应——光合作用。
光合作用的实质是植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获光能，这些能量在CO₂和H₂O变为糖与O₂的过程中，转换并存储为糖分子中的化学能。

卡卡

光反应：



非循环式光合电子传递链

循环式电子传递链（不产生NADPH）：
光系统1→初级接受者（Primary acceptor）→铁氧化还原蛋白（Fd）→细胞色素复合体（Cytochrome Complex）→质体蓝素
光合磷酸化：


暗反应（C3卡尔文循环）：



甘油醛-3-磷酸被用于糖异生（合成葡萄糖）

感恩由您

首先我先说光合作用的具体大反应，然后再说每一步的大反应所对应的小反应。
大反应分为光反应和暗反应，
而每一步的小反应分别是，光反应中的小反应有水的光解和ATP的合成，暗反应中的小反应有二氧化碳的固定和C3的还原，光反应的ATP是要给暗反应中C3的还原，不给二氧化碳的固定这步操作。