植物生理学二四三光合作用的机制！卡尔文循环本节对于种地的理解！

卡尔文循环在哪本生物书

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发布时间：2025-11-07 10:39

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1. CO₂的固定

该阶段的关键酶是核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco），它催化1分子核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP，五碳糖）与1分子CO₂结合，形成1个不稳定的六碳中间产物，该中间产物随即快速水解，生成2分子3-磷酸甘油酸（3-PGA，三碳化合物）。由于RuBP是循环中承接CO₂的起始物质，而Rubisco对反应速率起决定性作用，因此该步骤是整个暗反应的限速环节。

2. 3-磷酸甘油酸的还原

光反应产生的ATP和NADPH在此发挥作用：

- 磷酸化：在3-磷酸甘油酸激酶的催化下，ATP将磷酸基团转移给3-PGA，生成1,3-二磷酸甘油酸和ADP。
- 还原：NADPH作为还原剂，在甘油醛-3-磷酸脱氢酶的作用下，将1,3-二磷酸甘油酸还原为甘油醛-3-磷酸（G3P），同时NADPH被氧化为NADP⁺，ADP则在光反应中重新合成ATP。每3个CO₂分子固定后，可生成6分子G3P，但其中仅有1分子G3P用于合成糖类等有机物，其余5分子用于RuBP再生。

3. RuBP的再生

5分子G3P（共15个碳原子）经过一系列复杂的酶促反应，包括异构化、缩合、磷酸化等过程（涉及转酮醇酶、醛缩酶等多种酶），重新组合形成3分子RuBP（共15个碳原子），从而保证卡尔文循环持续进行。生成的RuBP继续参与下一轮CO₂的固定。

终产物与能量消耗

每固定3分子CO₂，消耗9分子ATP和6分子NADPH，最终生成1分子G3P。G3P可进一步合成葡萄糖、蔗糖、淀粉等碳水化合物，或参与氨基酸、脂质等生物大分子的合成。从能量转化角度，暗反应通过消耗光反应的ATP和NADPH，将CO₂这种稳定的无机物转化为富含能量的有机物，实现了碳同化和能量储存，为植物生长及生态系统的碳循环提供物质基础。#徐伟忠
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