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光合作用是地球上最重要的生物化学过程之一。植物通过叶片中的叶绿素吸收阳光，将空气中的二氧化碳和根部吸收的水分转化为葡萄糖，同时释放出氧气。这个过程不仅为植物自身提供能量，更是地球上几乎所有生命形式的能量来源。没有光合作用，地球上就不会有丰富的氧气，也不会有复杂的生态系统。
光合作用的化学方程式清楚地展示了这个重要的生物化学反应。六个二氧化碳分子和六个水分子在光能的作用下，通过叶绿素的催化，转化为一个葡萄糖分子和六个氧气分子。这个反应式不仅显示了反应物和产物的化学组成，还强调了光能在整个过程中的关键作用。葡萄糖是植物储存能量的主要形式，而氧气则是我们呼吸所必需的气体。
光反应是光合作用的第一个阶段，发生在叶绿体的类囊体膜上。当阳光照射到叶绿素分子时，光子被吸收，激发叶绿素分子中的电子。这些高能电子通过电子传递链传递，同时水分子被分解，释放出氧气、质子和电子。在这个过程中，光能被转化为化学能，产生ATP和NADPH这两种重要的能量载体。这些产物将在下一阶段的暗反应中发挥关键作用。
暗反应阶段，也称为卡尔文循环，发生在叶绿体的基质中。这个过程不直接需要光照，但需要光反应产生的ATP和NADPH提供能量。卡尔文循环包括三个主要步骤：首先是二氧化碳固定，CO₂与五碳化合物RuBP结合；然后是还原阶段，利用ATP和NADPH将产物还原为三磷酸甘油酸；最后是再生阶段，重新生成RuBP以维持循环。经过多轮循环，最终合成葡萄糖等有机物。
光合作用的效率受到多个环境因素的影响。光照强度是光反应的直接能量来源，在一定范围内，光照越强，光合作用速率越快，但达到光饱和点后不再增加。温度影响酶的活性，存在一个最适温度，过高或过低都会降低光合效率。二氧化碳浓度作为反应物，在低浓度时是限制因子，但达到饱和浓度后效果不再明显。这些因素遵循限制因子原理，即最弱的因子决定了整体的光合作用速率。