光合作用是植物生理学中的核心过程，它是一种生物化学过程，通过这一过程，植物、藻类和某些细菌利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物，并释放氧气。这个过程不仅支持植物自身的生长和发育，而且是地球上大多数生命形式能量来源的基础，对维持生态平衡和碳氧循环至关重要。

光合作用的两个主要阶段：

1. 光反应（光依赖反应）：

发生在叶绿体的类囊体膜上。

需要光能，主要发生在白天，即使在阴天或弱光条件下也能进行。

光被叶绿素等光合色素吸收，导致水分子的光解，产生氧气、电子和质子（H⁺）。

电子传递链中，电子从水传递到NADP+，生成NADPH，同时通过质子梯度驱动ATP的合成。

ATP和NADPH是暗反应的能量和还原力来源。

2. 暗反应（光独立反应、卡尔文循环）：

发生在叶绿体的基质中，虽然名为“暗反应”，但实际上并不需要直接的光照。

植物生理学中的光合作用原理是什么

利用光反应产生的ATP和NADPH，固定二氧化碳，形成葡萄糖等有机物。

二氧化碳首先被固定成三碳化合物（3磷酸甘油酸，C₃），这一过程称为二氧化碳固定。

经过一系列酶促反应，三碳化合物被还原并再生五碳化合物（磷酸核酮糖，C₅），同时合成葡萄糖等糖类。

光合作用的要素与原理：

光合色素：如叶绿素a、b，以及类胡萝卜素等，负责捕获光能。

酶的作用：在光反应和暗反应中催化特定的生化反应。

能量转换：光能转换为化学能（ATP和NADPH）。

碳同化：通过卡尔文循环将无机碳转化为有机物。

历史上的重要发现：

普利斯特利和英格豪斯的实验揭示了植物在光下能“净化”空气，即产生氧气。

梅耶指出光合作用中光能转化为化学能。

萨克斯证明了光合作用产生淀粉。

恩格尔曼通过实验确定叶绿体是光合作用的场所，且叶绿体对红光和蓝光的吸收最有效。

生态意义：

维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。

是食物链的基础，生产者提供初级生产力。

通过碳固定参与地球的碳循环，对抗全球变暖。

光合作用的这些原理和过程，共同构成了生态系统中能量流动和物质循环的核心机制。