光合作用是綠色植物、藻類和某些細(xì)菌利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物并釋放氧氣的過程。本節(jié)重點探討光合作用的兩個關(guān)鍵階段：光反應(yīng)和暗反應(yīng)。

光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的類囊體膜上，依賴光照進(jìn)行。其核心過程包括：光能的吸收與傳遞、水的光解以及ATP和NADPH的生成。葉綠素分子吸收光能后，激發(fā)電子進(jìn)入電子傳遞鏈，驅(qū)動水的分解，釋放氧氣并產(chǎn)生質(zhì)子梯度，最終通過ATP合成酶生成ATP，同時NADP+被還原為NADPH。光反應(yīng)的能量產(chǎn)物（ATP和NADPH）為暗反應(yīng)提供動力。

暗反應(yīng)（又稱卡爾文循環(huán)）在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行，不直接依賴光照。它利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH，將二氧化碳固定為有機物。過程分為三個階段：二氧化碳的固定、還原反應(yīng)以及RuBP的再生。二氧化碳與RuBP結(jié)合后，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，生成糖類等有機物，同時再生RuBP以維持循環(huán)。暗反應(yīng)是碳同化的核心，實現(xiàn)了無機碳向有機物的轉(zhuǎn)化。

光反應(yīng)與暗反應(yīng)相互依存：光反應(yīng)提供能量和還原力，暗反應(yīng)消耗這些物質(zhì)并合成有機物。光合作用不僅為生物界提供能量和氧氣，還維持了全球碳氧平衡，是生態(tài)系統(tǒng)能量流動的基石。理解這一過程，有助于我們認(rèn)識生命的能量來源及環(huán)境保護(hù)的重要性。