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光合作用
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'''光合作用'''（Photosynthesis）是植物、[[藻类]]等生产者和某些[[细菌]]，利用光能，将[[二氧化碳]]、水或是[[硫化氢]]转化为[[碳水化合物]]。光合作用可分为产氧光合作用（oxygenic photosynthesis）和不产氧光合作用（anoxygenic photosynthesis）。
植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够透过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量，其能量转换效率约为6%<ref name="urlChapter 1 - Biological energy production">。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物所贮存的能量，效率为10%左右。对大多数生物来説，这个过程是他们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是其中最重要的一环。
== 发现 ==
这个过程的关键参与者是内部的[[叶绿体]]。叶绿体在阳光的作用下，把经由[[气孔]]进入叶子内部的二氧化碳和由[[根部]]吸收的水转变成为[[葡萄糖]]，同时释放出氧气：
:12HO 12H<sub>2</sub>O + 6CO <sub>2</sub> +阳光→ (与叶绿素产生化学作用); CHO C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> (葡萄糖) + 6O <sub>2</sub> + 6HO6H<sub>2</sub>O
-{注意}-：上式中等号两边的水不能抵消，虽然在[[化学]]上式子显得很特别。原因是左边的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程，人们更习惯在等号左右两边都写上水分子，或者在右边的水分子右上角打上星号。
植物的光合作用可分为''光反应''和''暗反应''两个步骤如下：
12H <sub>2</sub> (来自光反应) + 6CO <sub>2</sub> → CHO C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> (葡萄糖) + 6HO 6H<sub>2</sub>O [暗反应]
=== 光反应 ===
* 场所：叶绿体基质
* 影响因素：温度，二氧化碳浓度
* 过程：不同的植物，固碳作用的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。固碳作用可分为C<sub>3</sub>,C和CAM（景天酸代谢）三种类型（见下文）。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。C<sub>4</sub>和CAM（景天酸代谢）三种类型（见下文）。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。
==== 卡尔文循环 ====
== 各类生物的光合作用 ==
=== C类植物 C<sub>3</sub>类植物 ===
=== C类植物 C<sub>4</sub>类植物 ===
1960年代，澳洲科学家哈奇（M. D. Hatch）和斯莱克（C. R. Slack）发现[[玉米]]、[[甘蔗]]等热带绿色植物，除了和其他绿色植物一样，具有卡尔文循环外，CO首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为“哈奇等热带绿色植物，除了和其他绿色植物一样，具有卡尔文循环外，CO<sub>2</sub>首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为“哈奇-斯莱克途径”。
其叶肉细胞中，含有独特的酶，即[[磷酸烯醇式丙酮酸]][[羧基化]]酶，使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化，形成四碳化合物[[草酰乙酸]]，这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸在转变为[[苹果酸盐]]后，进入维管束鞘，就会分解释放二氧化碳和一分子[[丙酮酸]]。二氧化碳进入卡尔文循环，后同C进程。而丙酮酸则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸。此过程消耗。二氧化碳进入卡尔文循环，后同C<sub>3</sub>进程。而丙酮酸则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸。此过程消耗[[三磷酸腺苷|ATP]]。
该类型的优点是，[[二氧化碳固定]]效率比C高很多，有利植物在干旱环境生长。C植物行光合作用所得的效率比C<sub>3</sub>高很多，有利植物在干旱环境生长。C<sub>3</sub>植物行光合作用所得的[[淀粉]]，会贮存在叶肉细胞中，因为这是卡尔文循环的场所，而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C植物的淀粉，将会贮存于维管束鞘细胞内，因为C植物的卡尔文循环是在此发生的。，会贮存在叶肉细胞中，因为这是卡尔文循环的场所，而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C<sub>4</sub>植物的淀粉，将会贮存于维管束鞘细胞内，因为C<sub>4</sub>植物的卡尔文循环是在此发生的。
=== [[景天]]酸[[代谢]]植物 ===
景天酸代谢（crassulacean acid metabolism, CAM）：如果说C植物是空间上错开二氧化碳的固定和卡尔文循环的话，那景天酸循环就是时间上错开这两者。行使这一途径的植物，是那些有着膨大肉质叶子的植物，如凤梨。这些植物晚上开放气孔，吸收二氧化碳，同样经哈奇CAM）：如果说C<sub>4</sub>植物是空间上错开二氧化碳的固定和卡尔文循环的话，那景天酸循环就是时间上错开这两者。行使这一途径的植物，是那些有着膨大肉质叶子的植物，如凤梨。这些植物晚上开放气孔，吸收二氧化碳，同样经哈奇-斯莱克途径将CO固定。早上的时候气孔关闭，避免水分流失过快。同时在叶肉细胞中进行卡尔文循环。这些植物二氧化碳的固定效率也很高。斯莱克途径将CO<sub>2</sub>固定。早上的时候气孔关闭，避免水分流失过快。同时在叶肉细胞中进行卡尔文循环。这些植物二氧化碳的固定效率也很高。
意义：二氧化碳的固定，使得原本化学性质不活泼的二氧化碳，化学活性增加，以利于被还原，最后合成葡萄糖。
