植物的光合作用和呼吸作用是维持其生命活动的重要生理过程。
光合作用全过程
光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。它主要发生在植物的叶绿体中，特别是在叶片的叶肉细胞里。光合作用可以分为两个阶段：光反应和暗反应（也称为光合作用的碳反应或Calvin循环）。
光反应：
- 场所：叶绿体的类囊体膜。
- 条件：需要光照。
- 过程：
- 水分子被光能分解，产生氧气并储存能量（以ATP和NADPH的形式）。
- 反应式：2H₂O → 4[H]⁺ + O₂。
暗反应（Calvin循环）：
- 场所：叶绿体的基质。
- 条件：不需要光照，但需要光反应提供的ATP和NADPH。
- 过程：
- 二氧化碳被固定并转化为有机物（主要是三碳糖）。
- 反应式（简化）：3CO₂ + 9ATP + 6NADPH + 6H⁺ → C₃H₆O₃-P（磷酸甘油酸）+ 9ADP + 8Pi + 6NADP⁺。
- 后续步骤将磷酸甘油酸转化为葡萄糖等有机物。
呼吸作用全过程
呼吸作用是植物分解有机物，释放能量的过程。这个过程在所有的活细胞中进行，不受光照条件限制。
糖解作用：
- 场所：细胞质。
- 过程：葡萄糖分解成两个三碳化合物（丙酮酸）。
- 反应式（简化）：C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃（丙酮酸）+ 2ATP + 2NADH。
三羧酸循环（TCA循环或柠檬酸循环）：
- 场所：线粒体基质。
- 过程：丙酮酸进一步氧化，释放二氧化碳，生成ATP、NADH和FADH₂。
- 反应式（简化）：2C₃H₄O₃ + 6O₂ → 6CO₂ + 2ATP + 8H₂O + 10NADH + 2FADH₂。
电子传递链和化学渗透：
- 场所：线粒体内膜。
- 过程：NADH和FADH₂中的电子通过一系列蛋白质复合体传递，释放能量，用于泵送质子穿过线粒体内膜，形成质子梯度。
- 质子通过ATP合酶返回基质时，驱动ATP的合成。
- 最终，电子与氧气结合生成水。
这两个过程在植物体内是相互联系、相互制约的。光合作用制造的有机物是呼吸作用的原料，呼吸作用释放的能量则是光合作用的动力。通过这两个过程，植物能够生长、发育并维持其生命活动。
