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植物的光合作用
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圖片參考:
http://life.nthu.edu.tw/%7Elslty/phy/D1.gif
碳的固定卡爾文循環將每個個別的CO2附著在一個稱為二磷酸核酮糖(ribulose bisphosphate;簡稱RuBP)的五碳糖上。催化這起始步驟的酵素是二磷酸核酮糖羧化酶(RuBP carboxylase,又稱rubisco,是葉綠體中含量最多的蛋白質,且可能是地球上最常見的蛋白質,同時也因另一個反應而稱為1,5-二磷酸核酮糖加氧酶)。這個反應的產物,是一種含6個碳且不穩定的中間產物,其立即就會分裂為二莫耳的3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)。3-磷酸甘油醛的合成每莫耳的3-磷酸甘油酸會接收一個額外的磷酸根,接著有一種酵素會將此磷酸根轉換為ATP。接著由NADPH所捐出的電子對,會使1,3-二磷酸甘油酸(1,3-bisphosphoglycerate)變成磷酸甘油醛。由NADPH而來的電子減少了3-磷酸甘油酸中的羧基(carboyxl group),使G3P生成一個羰基(carbonyl group),如此可駐留更多的位能。G3P是一種由葡萄糖經過醣原酵解所產生的三碳糖。每3莫耳的CO2可產生6莫耳的G3P,但是只有1莫耳的這種三碳糖能夠真正被獲得。循環一開始是以具有15個碳的碳水合化物去形成3莫耳的五碳糖RuBP。現在具有18個碳的碳水化合物形成了六莫耳的G3P,1莫耳脫離了循環而被植物細胞所使用,但是其他的5莫耳則必須被回收以形成3莫耳的RuBP。二磷酸核酮糖(RuBP)的再形成在一連串反應中,5莫耳G3P碳骨架,在卡爾文循環的最後一個步驟被重新分配為3莫耳的RuBP。為了完成這個步驟,此循環多耗費了3莫耳的ATP,接著RuBP又準備好再度接收CO2,使整個循環又可以繼續。為了合成3莫耳G3P,卡爾文循環總共需消耗9莫耳的ATP和6莫耳的 NADPH,然後藉由光反應可再補充這些ATP和NADPH。G3P是卡爾文循環中的副產品,並且又是整個新陳代謝步驟的起動物質,可以用來以合成其他的有機化合物,包括葡萄糖和其他碳水化合物。單獨的光反應與單獨的卡爾文循環,都不能直接利用CO2來製造葡萄糖。光合作用是一種在完整的葉綠體中會自然發生的現象,而且葉綠體整合了光合作用的兩個階段。