光合作用（Photosynthesis）是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物,并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程.植物之所以被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量.通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%～20%左右.对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键.而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的.
光合作用可分为光反应和暗反应（又叫碳反应）两个阶段 光合作用的两个阶段2.1 光反应
条件：光照、光合色素、光反应酶.场所：叶绿体的类囊体薄膜.(色素） ①水的光2H₂O→4[H]+O₂↑(在光和叶绿体中的色素的催化下）.②ATP的合成：ADP+Pi→ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）.影响因素：光照强度、CO₂浓度、水分供给、温度、酸碱度等.意义：①光解水,产生氧气.②将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量.③利用水光解的产物氢离子,合成NADPH,为暗反应提供还原剂NADPH.详细过程如下:系统由多种色素组成,如叶绿素a(Chlorophyll a)、叶绿素b(Chlorophyll b)、类胡萝卜素(Carotenoids)等组成.既拓宽了光合作用的作用光谱,其他的色素也能吸收过度的强光而产生所谓的光保护作用(Photoprotection).在此系统里,当光子打到系统里的色素分子时,会如图片所示一般,电子会在分子之间移转,直到反应中心为止.反应中心有两种,光系统一吸收光谱于700nm达到高峰,系统二则是680nm为高峰.反应中心是由叶绿素a及特定蛋白质所组成(这边的叶绿素a是因为位置而非结构特殊),蛋白质的种类决定了反应中心吸收之波长.反应中心吸收了特定波长的光线后,叶绿素a激发出了一个电子,而旁边的酵素使水裂解成氢离子和氧原子,多余的电子去补叶绿素a分子上的缺.然后叶绿素a透过如图所示的过程,生产ATP与NADPH分子,过程称之为电子传递链(Electron Transport Chain).
2.2 暗反应
暗反应的实质是一系列的酶促反应.条件：暗反应酶.场所：叶绿体基质.影响因素：温度、CO₂浓度、酸碱度等.不同的植物,暗反应的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同.这是植物对环境的适应的结果.暗反应可分为C3、C4和CAM三种类型.三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的.对于最常见的C3的反应类型,植物通过气孔将CO₂由外界吸入细胞内,通过自由扩散进入叶绿体.叶绿体中含有C5.起到将CO₂固定成为C3的作用.C3再与NADPH及ATP提供的能量反应,生成糖类（CH₂O）并还原出C5.被还原出的C5继续参与暗反应.光合作用的实质是把CO₂和H₂O转变为有机物（物质变化）和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能（能量变化）.CO₂+H₂O（ 光照、酶、 叶绿体）==(CH₂O)+O₂
3.光合作用的详细机制
植物利用阳光的能量,将二氧化碳转换成淀粉,以供植物及动物作为食物的来源.叶绿体由于是植物进行光合作用的地方,因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介.
原理
植物与动物不同,它们没有消化系统,因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取.就是所谓的自养生物.对于绿色植物来说,在阳光充足的白天,它们将利用阳光的能量来进行光合作用,以获得生长发育必需的养分.这个过程的关键参与者是内部的叶绿体.叶绿体在阳光的作用下,把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉,同时释放氧气.
有关化学方程式
H₂O→2H- 1/2O₂（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（递氢） ADP+Pi→ATP （递能） CO₂+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定） 2C3化合物→（CH₂O）+ C5化合物（有机物的生成或称为C3的还原） ATP→ADP+PI（耗能） 能量转化过程：光能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）→稳定的化学能（糖类即淀粉的合成） 注意：光反应只有在光照条件下进行,而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行.也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行.
