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光合作用是地球上最重要的生物化学过程之一。植物通过叶绿体中的光合色素吸收光能，将二氧化碳和水转化为有机物，同时释放氧气。这个过程分为两个紧密相关的阶段：光反应发生在类囊体膜上，将光能转化为ATP和NADPH；暗反应发生在叶绿体基质中，利用这些化学能固定二氧化碳合成糖类。
光反应是光合作用的第一阶段，发生在叶绿体的类囊体膜上。首先，光合色素吸收光能并传递到反应中心。在光系统二中，光能激发叶绿素分子，导致水分子光解，产生电子、质子和氧气。电子通过电子传递链从光系统二传递到光系统一，在此过程中质子被泵入类囊体腔。在光系统一中，电子再次被光能激发，最终用于还原NADP+生成NADPH。同时，质子梯度驱动ATP合酶合成ATP。
暗反应也称为卡尔文循环，发生在叶绿体基质中，不直接依赖光照但需要光反应产生的ATP和NADPH。卡尔文循环包括三个阶段：首先是碳固定阶段，二氧化碳与五碳糖RuBP结合，在RuBisCO酶催化下形成两个三碳化合物3-PGA。然后是还原阶段，3-PGA利用ATP和NADPH还原为甘油醛三磷酸G3P。最后是RuBP再生阶段，大部分G3P利用ATP重新合成RuBP以维持循环。每固定三个二氧化碳分子，净产生一个G3P分子用于合成糖类。
光反应和暗反应是光合作用中相互依存的两个阶段。光反应为暗反应提供必需的能量载体ATP和还原剂NADPH。在暗反应中，ATP提供能量用于碳固定和RuBP再生，NADPH提供电子用于还原三磷酸甘油酸。同时，暗反应消耗ATP和NADPH后产生的ADP、磷酸和NADP+又返回光反应作为原料。这种物质和能量的循环利用确保了光合作用的持续高效进行，最终将光能转化为稳定的化学能储存在有机物中。
光合作用是地球生命系统中最重要的生物化学过程。它不仅为植物自身提供能量和有机物，更是整个生物圈的能量基础。光合作用产生的氧气维持了大气中的氧气含量，使需氧生物得以生存。同时，它固定大气中的二氧化碳，调节碳循环，对维持地球气候稳定具有重要作用。光合作用将太阳能转化为化学能，为食物链提供了最初的能量来源。总的来说，光合作用通过光反应和暗反应的协调配合，实现了从无机物到有机物、从光能到化学能的转化，是维持地球生态平衡不可缺少的过程。