我的看法|光合作用產生水的過程是光反應還是碳反應?

2021-03-01 學甫無境
學習了三位老師的文章，結合《植物生理學》（潘瑞熾）有關的內容，大概的理解總結如下。為了方便看出來，我都是以6CO2或6O2為單位，即在反應式中沒有約分。

1.光反應階段的總反應式：

光反應中進行電子傳遞和光合磷酸化。

（1）電子傳遞過程中首先就是水在光下的裂解，稱為希爾反應（1937年），反應式為:

12H2O+24Fe3+→6O2+24H++24Fe2+。

（2）光合磷酸化，反應式為：

12NADP++18ADP+18Pi→12NADPH+12H++18ATP+18H2O

總反應式：

12H2O+12NADP++18ADP+18Pi→6O2+12NADPH+12H++18ATP+18H2O

從中可以看出，光反應每消耗12分子水，就可以生成18分子ATP，同時也生成了18分子水，把產生的水與消耗的水一抵消，淨生成6分子水。

光反應的過程示意圖

2．碳反應階段的總反應式：

（1）CO2羧化的C3途徑（固定CO2）

6RuBP+6CO2+6H2O→12PGA+12H+

註：RuBP代表核酮糖二磷酸；PGA代表3－磷酸甘油酸

CO2固定消耗水的途徑

（2）還原階段

還原階段分兩步反應，第一步反應是3-磷酸甘油酸被ATP磷酸化，在酶的催化下，形成1，3－磷酸甘油酸（DPGA）。第二步反應是DOGA在酶的催化下被NADPH和H+還原，形成3－磷酸甘油醛（PGAld）。

碳反應的總反應式：

6CO2+10H2O+12NADPH+18ATP→2PGAld+12NADP++6H++18ADP+16Pi

註：PGAld代表3－磷酸甘油醛

或者：

6CO2+18ATP+12H2O+12NADPH+12H+→C6H12O6+18ADP+18Pi+12NADP+

卡爾文循環圖

碳反應階段消耗12分子水，消耗的這些水進入到ADP和Pi中。12個NADPH以及CO2還原為糖後多餘的6個O也通過一定的途徑進入ADP和Pi中（通過－OH基團轉移）。最終水解18分子ATP，碳反應階段確實沒有生成水的步驟，反而消耗了12分子水。

總之，光合作用過程中確實有產生水的反應，但不是在碳反應階段，而是在光反應，光合磷酸化的過程中產生水。  

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