写在前面

    怎么说呢，这个系列就是把自己的homework拿出来晒一晒，也就是图一乐丢人现眼一下，因为本人能力和知识范围有限，难免会有错误，请谅解一下，也就是仅供参考。引文都有标注，如果有侵权的可以联系我。欢迎各位大佬多交流，提问题、指错误。要是能关注一波那就更好了。 

浅述C3植物的光合作用的基本过程

C3植物的光合作用基本过程分为三个主要步骤：

1. 原初反应：包括光能的吸收、传递和转化。

2. 电子传递链：生成活跃的化学能（ATP和NADPH）。

3. 碳同化：将活跃的化学能转化为稳定的化学能，通过固定CO2来合成糖类。

一、原初反应

光合作用的第一步是原初反应（primary reaction），涉及从叶绿素分子吸收光激发到引发第一个光化学反应的过程。这个过程包括色素分子对光量子的吸收、传递和转化。两个光系统（PSⅠ和PSⅡ）参与了原初反应。当可见光的波长范围在400至700纳米之间照射到绿色植物时，聚光色素系统的色素分子吸收光量子并进入激发态。由于这些色素分子在类囊体片层上紧密排列，光量子可以以诱导共振的方式在它们之间迅速传递。能量可以传递在同一色素分子之间或不同色素分子之间，因此传递效率非常高。聚光色素的作用类似于透镜，将大量光能吸收并迅速传递到反应中心色素分子。

光化学反应是原初反应乃至整个光合作用的核心环节（photochemical reaction），能够将光能直接转化为化学能。在特殊的叶绿素a（P）受光激发后，形成激发态P*，然后释放电子给原初电子受体（A）。这导致叶绿素a氧化成带正电荷的氧化态（P+），而受体还原成带负电荷的还原态（A-）。氧化态的叶绿素（P+）会从次级电子供体（D）获取电子并恢复为还原态，从而将高能电子释放到电子传递链中，直到最终电子受体。同样，氧化态的电子供体（D+）也会从前一级供体夺取电子，依此类推，直至最终的电子供体水。

二、电子传递链

光合作用的反应中心包括原初电子供体、原初电子受体和必要的色素蛋白质复合体，它们共同构成了光合作用的主要场所。反应中心中的色素分子受光激发并发生电荷分离，将光能转化为电能。然而，这种电能状态非常不稳定，因此需要经过一系列电子传递体的传递，引发水的裂解释放氧气，并将NADP+还原为NADPH，同时形成ATP，将光能转化为活跃的化学能。电子传递链主要分为两种类型：循环电子传递链（cyclic eleron transfer system）和非循环电子传递链（noncyclic electron transfer system）。在正常生理条件下，非循环电子传ct递链占主导地位，但在胁迫条件下，循环电子传递链会增强。

三、光合磷酸化

光合磷酸化（photosynthetic phosphorylation或photophosphorylation）是光合作用中的过程，通过驱动和贮存在类囊体膜上的质子梯度的能量，将ADP和磷酸合成ATP。类似于电子传递链，光合磷酸化有两种类型：非循环光合磷酸化和循环光合磷酸化。

四、碳同化 - 卡尔文循环

碳同化（CO2assimilation）是光合作用的重要部分，通过一系列CO2同化过程将CO2转化为糖类等有机物。高等植物有三种主要途径来固定CO2：C3途径（卡尔文循环）、C4途径和景天酸代谢途径。卡尔文循环是最基本的途径，只有这种途径具有合成淀粉等产物的能力，其他两种途径不普遍，而且只能起到固定和转运CO2的作用，不能形成淀粉等产物。在C3植物中，卡尔文循环分为三个阶段：羧化、还原和更新。大多数植物将吸收的一分子二氧化碳通过Rubisco催化作用，整合到五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二个碳原子上，这称为二氧化碳的固定。这个步骤的重要性在于将不活跃的二氧化碳激活，以便进行后续还原。然而，生成的六碳化合物非常不稳定，会分解成两个三碳化合物3-磷酸甘油酸（PGA）。PGA随后由NADPH和ATP在光反应中还原，这个过程需要消耗ATP，最终产生3-磷酸丙糖。随后，一个碳原子将用于合成葡萄糖，而其余五个碳原子经过一系列反应最终重新生成一分子RuBP，循环重新开始。每进行六次卡尔文循环，就会产生一分子葡萄糖。

参考文献：

[1] Miyamoto K. Chapter 1 - Biological energy production. Renewable biological systems for alternative sustainable energy production (FAO Agricultural Services Bulletin - 128). Food and Agriculture Organization of the United Nations. 

[2] 潘瑞炽．植物生理学：高等教育出版社，2008：56-92

[3] 王小菁主编；李玲，张盛春副主编. 植物生理学 第8版[M]. 北京：高等教育出版社, 2019.03