光合作用 光反应与暗反应的协同机制

光合作用是绿色植物、藻类和某些细菌利用光能，将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程。本节重点探讨光合作用的两个关键阶段：光反应和暗反应。

光反应发生在叶绿体的类囊体膜上，依赖光照进行。其核心过程包括：光能的吸收与传递、水的光解以及ATP和NADPH的生成。叶绿素分子吸收光能后，激发电子进入电子传递链，驱动水的分解，释放氧气并产生质子梯度，最终通过ATP合成酶生成ATP，同时NADP+被还原为NADPH。光反应的能量产物（ATP和NADPH）为暗反应提供动力。

暗反应（又称卡尔文循环）在叶绿体基质中进行，不直接依赖光照。它利用光反应产生的ATP和NADPH，将二氧化碳固定为有机物。过程分为三个阶段：二氧化碳的固定、还原反应以及RuBP的再生。二氧化碳与RuBP结合后，经过一系列酶促反应，生成糖类等有机物，同时再生RuBP以维持循环。暗反应是碳同化的核心，实现了无机碳向有机物的转化。

光反应与暗反应相互依存：光反应提供能量和还原力，暗反应消耗这些物质并合成有机物。光合作用不仅为生物界提供能量和氧气，还维持了全球碳氧平衡，是生态系统能量流动的基石。理解这一过程，有助于我们认识生命的能量来源及环境保护的重要性。