通过本快速学习指南逐步了解光合作用。从基础开始：

快速回顾光合作用的关键概念

• 在植物中，光合作用用于将阳光中的光能转化为化学能（葡萄糖）。二氧化碳、水和光被用来制造葡萄糖和氧气。
• 光合作用不是一个单一的化学反应，而是一系列的化学反应。整个反应是：6CO2+6H2O+光→ C6H12O6+6O2
• 光合作用的反应可分为光依赖反应和暗反应。
• 叶绿素是光合作用的关键分子，尽管其他笛卡尔色素也参与其中。叶绿素有四（4）种类型：a、b、c和d。虽然我们通常认为植物具有叶绿素并进行光合作用，但许多微生物使用这种分子，包括一些原核细胞。在植物中，叶绿素存在于一种特殊的结构中，称为叶绿体。
• 光合作用的反应发生在叶绿体的不同区域。叶绿体有三层膜（内、外、类囊体），分为三个部分（基质、类囊体空间、膜间空间）。基质中出现暗反应。光反应发生在类囊体膜上。
• 光合作用有多种形式。此外，其他有机体利用光合作用的非光合反应（如岩石营养菌和产甲烷菌）将能量转化为食物

光合作用的步骤

以下是植物和其他生物利用太阳能制造化学能的步骤摘要：

1. 在植物中，光合作用通常发生在叶子上。在这里，植物可以在一个方便的地方获得光合作用的原材料。二氧化碳和氧气通过气孔进出叶片。水分通过维管系统从根部输送到叶片。叶片细胞内叶绿体中的叶绿素吸收阳光。
2. 光合作用过程分为两个主要部分：依赖光的反应和不依赖光或暗的反应。光依赖性反应发生在太阳能被捕获生成一种叫做ATP（三磷酸腺苷）的分子时。当ATP被用来制造葡萄糖（卡尔文循环）时，就会发生暗反应。
3. 叶绿素和其他类胡萝卜素形成所谓的触角复合体。天线复合体将光能转移到两种光化学反应中心之一：P700，属于光系统I的一部分，或P680，属于光系统II的一部分。光化学反应中心位于叶绿体的类囊体膜上。激发电子转移到电子受体，使反应中心处于氧化状态。
4. 非光依赖反应利用光依赖反应生成的ATP和NADPH生成碳水化合物。

光合作用光反应

并非所有波长的光在光合作用过程中都被吸收。绿色，大多数植物的颜色，实际上是被反射的颜色。被吸收的光将水分解为氢和氧：

H2O+光能→ ½O2+2H++2个电子

1. 来自光系统I的激发电子可以使用电子传输链来减少氧化P700。这建立了一个质子梯度，可以产生ATP。这种循环电子流的最终结果，称为循环磷酸化，是ATP和P700的产生。
2. 来自光系统I的激发电子可以沿着不同的电子传递链流动，产生NADPH，用于合成水合碳。这是一种非循环途径，其中P700被来自光系统II的激发电子还原。
3. 来自光系统II的受激电子沿着电子传递链从受激P680向下流动，形成P700的氧化形式，在基质和类囊体之间形成质子梯度，产生ATP。这种反应的最终结果称为非环磷酸化。
4. 水提供再生还原P680所需的电子。将NADP+的每个分子还原为NADPH需要两个电子和四个光子。形成两个ATP分子。

光合作用暗反应

暗反应不需要光，但也不受光的抑制。对于大多数植物来说，黑暗反应发生在白天。暗反应发生在叶绿体的基质中。这种反应称为碳固定或卡尔文循环。在这个反应中，二氧化碳通过ATP和NADPH转化为糖。二氧化碳与5-碳糖结合形成6-碳糖。6-碳糖被分解成两个糖分子，葡萄糖和果糖，可以用来制造蔗糖。这个反应需要72个光子。

光合作用的效率受到环境因素的限制，包括光、水和二氧化碳。在炎热或干燥的天气，植物可能会关闭气孔以保存水分。当气孔关闭时，植物可能开始光呼吸。被称为C4植物的植物在制造葡萄糖的细胞内保持高水平的二氧化碳，以帮助避免光呼吸。C4植物比普通C3植物更有效地产生碳水化合物，前提是二氧化碳是有限的，并且有足够的光线支持反应。在中等温度下，电厂承担了太多的能源负担，使C4策略变得有价值（命名为3和4是因为中间反应中的碳数量）。C4植物在炎热干燥的气候条件下茁壮成长。研究问题

下面是一些你可以问自己的问题，帮助你确定你是否真正了解光合作用的基本原理。

1. 定义光合作用。
2. 光合作用需要什么材料？生产什么？
3. 写下光合作用的总体反应。
4. 描述光系统I的循环磷酸化过程中发生了什么。电子的转移如何导致ATP的合成？
5. 描述碳固定或卡尔文循环的反应。什么酶催化反应？反应的产物是什么？

你准备好测试自己了吗？参加光合作用测验！