视频字幕
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叶绿素吸收太阳光能，将大气中的二氧化碳和根部吸收的水分转化为葡萄糖等有机物，同时释放出氧气。这个过程不仅为植物自身提供能量和营养，更为整个地球生态系统提供了氧气和有机物质基础。光合作用的总反应式可以表示为：六分子二氧化碳加六分子水，在光能作用下，生成一分子葡萄糖和六分子氧气。
叶绿体是植物细胞中进行光合作用的重要细胞器。它具有双分子膜结构，外膜控制物质的进出，内膜具有选择性透过性。叶绿体内部充满基质，这里是暗反应发生的场所，含有各种酶类和遗传物质。类囊体是扁平的囊状结构，其膜上分布着光系统和电子传递链，是光反应的主要场所。多个类囊体堆叠形成基粒，增加了膜表面积，提高光能利用效率。这种精细的结构分工使得光合作用能够高效进行。
光反应是光合作用的第一阶段，发生在类囊体膜上。当阳光照射到叶绿素分子时，光系统二首先被激发，电子被提升到高能级。同时，水分子在光系统二附近发生光解，分解为氢离子、电子和氧气。被激发的电子通过电子传递链从光系统二传递到光系统一，在这个过程中释放的能量用于合成ATP。光系统一进一步激发电子，最终用于还原NADP形成NADPH。光反应的产物ATP和NADPH将为下一阶段的暗反应提供能量。
暗反应也称为卡尔文循环，发生在叶绿体基质中，不直接需要光照但需要光反应的产物。这个过程分为三个阶段：首先是二氧化碳固定阶段，CO₂在RuBisCO酶催化下与五碳化合物RuBP结合，形成不稳定的六碳化合物，立即分解为两分子三磷酸甘油酸。然后是还原阶段，利用光反应产生的ATP和NADPH，将三磷酸甘油酸还原为三磷酸甘油醛。最后是再生阶段，部分三磷酸甘油醛用于合成葡萄糖，其余用于再生RuBP，维持循环进行。
光合作用是一个完整而精密的生物化学过程，由光反应和暗反应两个阶段协调完成。光反应在类囊体膜上进行，吸收光能，分解水分子产生氧气，同时合成ATP和NADPH。这些能量载体随即被输送到叶绿体基质中，为暗反应提供动力。暗反应利用这些能量物质固定二氧化碳，最终合成葡萄糖等有机物。整个过程实现了从光能到化学能再到有机物的能量转换，为地球上几乎所有生命提供了能量基础。