Question

叶绿体光合作用的暗反应必须要有光反应才能进行?

Answer 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） 　　光合作用的反应： 　　（原料） 光 （产物） 　　水+二氧化碳 →→→→→ 有机物（主要是淀粉） + 氧气 （ 光合叶绿体是条件） 　　叶绿体 　　过程：①水的光解：2H2O→4[H]+O2(在光和叶绿体中的色素的催化下）。②ATP的合成：ADP+Pi+能量→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、矿质元素等。 　　意义：①光解水，产生氧气。②将光能转变成化学能，产生ATP，为碳反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子，合成NADPH（还原型辅酶Ⅱ），为碳反应提供还原剂NADPH（还原型辅酶Ⅱ），NADPH（还原型辅酶Ⅱ）同样可以为碳反应提供能量。 　　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（还原型辅酶）分子，过程称之为电子传递链(Electron Transport Chain)。
2.2 碳反应
　　碳反应的实质是一系列的酶促反应。原称暗反应，后随着研究的深入，科学家发现这一概念并不准确。因为所谓的暗反应在暗中只能进行极短的时间，而在有光的条件下能连续不断进行，并受到光的调节。所以在20世纪90年代的一次光合作用会议上，从事植物生理学研究的科学家一致同意，将暗反应改称为碳反应。 　　
条件：碳反应酶。 　　场所：叶绿体基质。 　　影响因素：温度、CO2浓度、酸碱度等。 　　过程：不同的植物，碳反应的过程不一样，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。碳反应可分为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在ATP供能的条件下反应，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 　　（CH2O）表示糖类
①联系：光反应和碳反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是碳反应的基础，光反应阶段为碳反应阶段提供能量（ATP、NADPH）和还原剂（NADPH），碳反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。 　　②区别：（见下表） 　　项目 光反应 暗反应
实质 光能→ 化学能，释放O2 同化CO2形成（CH2O)（酶促反应）
时间 短促，以微秒计 较缓慢
条件 需色素、光、ADP、和酶 不需色素和光，需多种酶
场所 在叶绿体内囊状结构薄膜上进行 在叶绿体基质中进行
物质转化 2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下） ADP+Pi→ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下） CO2+C5→2C3（在酶的催化下）
C3+【H】→（CH2O）+ C5
（在酶和ATP的催化下）
能量转化 叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中 ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能

追问

如果白天进行光反应植物储存了光反应产生的ATP和（H）那么暗反应是还能进行的？但是暗反应的能量必须由光反应提供，比如呼吸作用等产生的ATP和NADPH是不会对暗反应产生作用的？
能把两者的关系再讲清楚点？

追答

暗反应在暗中只能进行极短的时间，而在有光的条件下能连续不断进行，并受到光的调节。
光反应和碳反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是碳反应的基础，光反应阶段为碳反应阶段提供能量（ATP、NADPH）和还原剂（NADPH），碳反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。
所以你所说的白天进行光反应植物储存了光反应产生的ATP和（H），只是为呼吸作用提供能量，要知道呼吸作用是每时每刻都在进行的。但暗反应不同，他是只有在有光田间下才能连续不断进行的。而有光泽代表光反映在进行。总而言之光反应和暗反应是相辅相成的

Answer 2

不一定。
如果原料充足，暗反应在任何条件下都进行。
之所以夜间不进行光合作用，是因为暗反应的原料ATP、[H]需要由光反应提供。

总之，暗反应不一定要有光才能进行。但如果没有光反应，暗反应会因为原料不足，在进行一小段时间后停止。

追问

如果白天进行光反应植物储存了光反应产生的ATP和（H）那么暗反应是还能进行的？但是暗反应的能量必须由光反应提供，比如呼吸作用等产生的ATP和NADPH是不会对暗反应产生作用的？

追答

“如果白天进行光反应植物储存了光反应产生的ATP和（H）那么暗反应是还能进行的。”
这种说法是不是实际的。因为光反应产生的ATP和（H）几乎不能被储存，因此暗反应在无光的短时间内还能进行，但一会儿就停止了。

“呼吸作用等产生的ATP和NADPH是不会对暗反应产生作用的”
呼吸产生的ATP等不能被光合作用利用