光合作用是綠色植物、藻類利用葉綠素等光合色素照射可見光，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，釋放氧氣的生化過程。

某些細(xì)菌，如帶紫膜的嗜鹽古菌，可以利用其細(xì)胞本身，在可見光的作用下，將硫化氫和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放氫氣的生化過程，也叫光合作用。

本文不討論某些細(xì)菌的光合作用。

人類發(fā)現(xiàn)光合作用的過程真的很有趣。1771年英國科學(xué)家普利斯特萊發(fā)現(xiàn)，將點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物同時放在密閉的玻璃罩內(nèi)，蠟燭不容易缺氧熄滅。移走蠟燭，將小鼠與綠色植物同時放入玻璃罩內(nèi),小鼠也不易窒息死亡。得出的結(jié)論：植物可以更新空氣。1779年，荷蘭人英格豪茨進(jìn)一步證實(shí)，綠色植物只有在日光下才能“凈化”空氣。1864年，德國科學(xué)家薩克斯把綠色的葉片一半曝光，另一半遮光，過一段時間后，用碘蒸氣檢測葉片，由于碘遇淀粉變藍(lán)色，發(fā)現(xiàn)被遮光的半邊葉片沒有發(fā)生顏色變化，而曝光的那半葉片則呈深藍(lán)色。得出結(jié)論：綠色葉片在光照的情況下會產(chǎn)生了淀粉。1880年,德國科學(xué)家思吉爾曼用水綿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。找到了葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所，且氧氣是葉綠體釋放出來的。20世紀(jì)30年代美國科學(xué)家魯賓卡門采用同位素標(biāo)記法對光合作用進(jìn)行研究。得出結(jié)論：光合作用釋放的氧全部來自于水。

可見，光合作用發(fā)生范圍：綠色植物，場所：葉綠體，能量來源：光能，原料：二氧化碳和水，產(chǎn)物：儲存能量的有機(jī)物和氧氣。在可見光的照射下，植物經(jīng)過光反應(yīng)和暗反應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)能（化學(xué)能）儲存在有機(jī)物中。

葉綠體的色素是分布在基粒片層結(jié)構(gòu)的薄膜上。高等植物葉綠體的色素有四種：吸收紅光和藍(lán)紫色光的葉綠素是藍(lán)綠色的葉綠素a和黃綠色的葉綠素b；吸收藍(lán)紫光的類胡蘿卜素,包括橙黃色的胡蘿卜素和黃色的葉黃素。

葉綠體中的酶主要有光反應(yīng)階段的酶和暗反應(yīng)階段的酶，前者分布在葉綠體基粒片層膜上，后者分布在葉綠體的基質(zhì)中。

有了以上知識點(diǎn)，我們就可以進(jìn)一步了解光合作用的原理。

光反應(yīng)：

1、水的光解:2H2O→4[H]+O2(為暗反應(yīng)提供氫)

2、ATP的形成:ADP+Pi+光能—→ATP(為暗反應(yīng)提供能量)

暗反應(yīng)：

1、CO2的固定:CO2+C5→2C3

2、C3化合物的還原:2C3+[H]+ATP→(CH2O)+C5

總結(jié)：二氧化碳+水 →有機(jī)物（儲存著能量）+氧氣。6CO2+12H2O=C6H12O6+6O2+6H2O

由于光反應(yīng)階段的酶和暗反應(yīng)階段的酶處于葉綠體的不同位置，光反應(yīng)在葉綠體基粒片層膜上，暗反應(yīng)在葉綠體的基質(zhì)中。光反應(yīng)需要光、葉綠素等色素、酶，暗反應(yīng)則需要許多有關(guān)的酶。光反應(yīng)發(fā)生水的光解和ATP的形成，暗反應(yīng)發(fā)生CO2的固定和C3化合物的還原。在光反應(yīng)中，ATP儲存有活躍的化學(xué)能，在暗反應(yīng)中ATP中活躍的化學(xué)能變?yōu)镃H2O中穩(wěn)定的化學(xué)能。光反應(yīng)產(chǎn)物[H]是暗反應(yīng)中CO2的還原劑，ATP為暗反應(yīng)的進(jìn)行提供了能量，暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)形成ATP提供了原料。

影響光合作用的因素。光合作用有光反應(yīng)和暗反應(yīng)。前者的進(jìn)行必須在光下才能進(jìn)行,并隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)，后者有光、無光都可以進(jìn)行，暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供能量和[H]。

光照的強(qiáng)度、光照的時間、二氧化碳濃度、影響酶活性的溫度、水等因素的改變都會影響光合作用的過程。

在較弱光照下生長的植物，其光反應(yīng)進(jìn)行較慢，適當(dāng)提高二氧化碳濃度可以提高光合作用的速率。

光照增強(qiáng)，植物為了避免葉片的灼傷，蒸騰作用隨之增加，但炎熱夏天的中午光照過強(qiáng)時,為了防止植物體內(nèi)水分過度散失,植物產(chǎn)生適應(yīng)性調(diào)節(jié)，氣孔關(guān)閉，使CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞葉綠體中的分子數(shù)減少，即使光反應(yīng)產(chǎn)生了足夠的ATP和〔H〕，暗反應(yīng)產(chǎn)生葡萄糖速度也會變慢。二氧化碳供應(yīng)不足，必然導(dǎo)致光合速率急劇下降，當(dāng)溫度上升到極限溫度時，光合速率便降為零，葉片會因嚴(yán)重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。

光合作用是在酶催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10～35 ℃下正常進(jìn)行光合作用， 35 ℃以上光合酶活性下降，光合作用開始下降，50 ℃左右光合作用完全停止。

在大棚蔬菜等植物栽種過程中，白天適當(dāng)提高溫度，夜間適當(dāng)?shù)亟档蜏囟瓤梢詼p少因呼吸作用消耗的有機(jī)物。

二氧化碳是光合作用不可缺少的原料，在一定范圍內(nèi)提高二氧化碳的濃度，可以增加光合作用的產(chǎn)物。

因?yàn)榈蜏貢种泼傅幕钚?，暗反?yīng)的CH2O產(chǎn)量會減少，適當(dāng)?shù)靥岣呙富钚詼囟?，可提高暗反?yīng)中的CH2O產(chǎn)量。

光合作用的意義。植物在食物鏈中是生產(chǎn)者，它們通過光合作用產(chǎn)生有機(jī)物并貯存能量，是生物界中幾乎所有生物賴以生存的基礎(chǔ)，又是維持地球上氧氣和二氧化碳含量相對穩(wěn)定的重要因素，是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。光合作用提供了物質(zhì)來源和能量來源，對生物的進(jìn)化有重要作用。

研究光合作用，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，環(huán)保等領(lǐng)域有基礎(chǔ)指導(dǎo)作用。研究影響光反應(yīng)、暗反應(yīng)的因素，可以趨利避害，如建造溫室，加快空氣流通，以使農(nóng)作物增產(chǎn)。

了解光合作用與植物呼吸的關(guān)系，人們在布置家居植物擺設(shè)時，晚上不應(yīng)把植物放到室內(nèi)，避免因植物呼吸而引起室內(nèi)氧氣濃度的降低。

根據(jù)光合作用的原理，改變光合作用的某些條件，如合理密植、立體種植、適當(dāng)增加二氧化碳濃度、適當(dāng)延長光照時間等，可以提高光合作用強(qiáng)度，即提高植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖的數(shù)量是增加農(nóng)作物產(chǎn)量的主要措施。

提高農(nóng)作物產(chǎn)量有很多種途徑，其中之一就是提高作物光合作用的效率，如何提高？云南生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所開發(fā)的作物基因表型誘導(dǎo)調(diào)控表達(dá)技術(shù)（GPIT），在世界上第一個成功地解決了提高光合作用效率的難題。據(jù)西藏、云南、山東、黑龍江、吉林等省、自治區(qū)的試驗(yàn)結(jié)果，使用GPIT技術(shù)，不同作物的光合作用效率分別提高50%至400%以上。GPIT技術(shù)還成功地解決了農(nóng)作物自身抗性的表達(dá)。使用GPIT技術(shù)處理的小麥不施農(nóng)藥，基本上不見白粉病的病株。

植物在空間電場作用下能快速吸收二氧化碳并提高根系的呼吸強(qiáng)度，模擬大氣電場的空間電場可以提高溫室內(nèi)作物、大田作物的光合效率。在空間電場環(huán)境中，增補(bǔ)二氧化碳可獲得高的作物產(chǎn)量。

南陽東侖生物光碳科技有限公司生產(chǎn)的二氧化碳捕集技術(shù)，即光碳核肥，是世界上第一例可以大面積推廣的增加植物光合作用的技術(shù)，該技術(shù)可以有效的增加作物周圍的二氧化碳濃度，增強(qiáng)植物的光合作用，同時抑制夜間的光呼吸，從而達(dá)到作物高產(chǎn)。