光合作用

光合作用（Photosynthesis）把光能转化为可用于细胞活动的化学能。色素吸收光子后进入激发态，捕光复合体把激发能传到反应中心；反应中心发生电子转移，使短暂的光激发与后续化学变化相联系。色素吸光与电子沿传递链移动是相关但不同的步骤。

在植物叶绿体中，光系统II和光系统I位于类囊体膜，线性电子流依次通过这两个系统，名称中的数字并非电子流动次序。水提供电子并产生氧气，电子传递帮助建立跨膜质子梯度，ATP合酶利用该梯度合成ATP；电子还用于把NADP⁺还原为NADPH。

参考：[1]

植物的卡尔文循环在叶绿体基质中进行。RuBisCO把二氧化碳引入有机分子，随后反应利用ATP和NADPH生成三碳糖磷酸，并再生接受二氧化碳的核酮糖-1,5-二磷酸。循环的一部分产物用于其他合成，另一部分留在循环中维持持续运行。

这些反应不直接以光子为反应物，却依赖光反应提供的能量和还原力。把它们称作“暗反应”容易误以为只在夜间发生。光能捕获、电子转移和碳固定在功能上耦合，但测量其中一个环节，并不自动等于测到了整个系统的产糖速率。

参考：[2] [1]

植物、藻类和蓝细菌所进行的产氧光合作用使用两个光系统，并从水中获得电子。蓝细菌虽然具备光合膜和色素，却不具有真核细胞的叶绿体，因此不能把叶绿体视为所有光合作用的必要结构。光合作用也不只属于绿色陆生植物。

一些细菌采用不产氧的光合作用体系，通常只有一种光系统，并不通过氧化水来释放氧气。“利用光能”和“向环境排出氧气”不是等价定义。光合生物仍需进行呼吸等代谢以满足生长和维持需要；植物在有光时也并非停止呼吸，所测净气体交换是多个过程共同作用的结果。

参考：[2]

1945年起，梅尔文·卡尔文在伯克利组织研究团队，利用碳-14示踪分析光合作用中的碳流。安德鲁·本森、詹姆斯·巴沙姆及其他合作者参与了这一系列研究。放射性标记使研究者能够追踪进入生物体的二氧化碳如何转化为不同有机物，而不只观察植物最终增加多少质量。

这些工作把光合碳转化分解为可研究的中间步骤，也说明光并非直接把二氧化碳变成糖，而是先由色素捕获，再通过化学过程支持有机物合成。1961年卡尔文获诺贝尔化学奖，但循环途径的解析属于团队长期实验的成果，不应将奖项归属等同于全部工作的个人归属。

参考：[3] [2]