光呼吸 光呼吸英語photorespiration是所有使用卡尔文循环进行碳固定的细胞在光照和高氧低二氧化碳情况下发生的一个生化过程它是卡尔文循环中一个损耗能量的副反应过程中氧气被消耗并且会生成二氧化碳如果光呼吸发生在进行光合作用的生物中那么光呼吸会抵消约的光合作用因此降低光呼吸被认为是提高光合作用效能的途径之一但是人们后来发现光呼吸有着很重要的细胞保护作用 在光呼吸过程中参与卡尔文循环的反应物二磷酸核酮糖英文缩写为RuBP本文中将简称为二磷酸核酮糖和催化剂核酮糖二磷酸羧化酶加氧酶英文缩写为RuBisCO本文中将简称羧化加氧酶发生了与其在光合作用中不同的反应光合作用中二磷酸核酮糖在羧化加氧酶的催化下与二氧化碳结合增加一个碳原子再经过一系列反应最终生成磷酸甘油酸后者再经过部分卡尔文循环中的步骤可再次重新生成为二磷酸核酮糖插图和插图但光呼吸过程中二磷酸核酮糖在羧化加氧酶的催化下生成磷酸乙醇酸 换言之在羧化加氧酶的作用下二磷酸核酮糖参与了两种过程生成能量获得碳素的卡尔文循环以及消耗能量释放碳素的光呼吸由此可见光呼吸和卡尔文循环关系密切它们之间的关系可以作一形象的理解糖工厂内行卡尔文循环的细胞的葡萄糖生产线卡尔文循环因一部机器二磷酸核酮糖羧化酶加氧酶构造不完善一部分原材料二磷酸核酮糖不断被错误加工产出次品磷酸乙醇酸虽然有一补救措施可将次品重加工并再次投入生产线但是整个过程却是非常费时费力的参见下文这个错误加工和补救的过程就是光呼吸 发生光呼吸的细胞需要三个细胞器的协同作用才能将光呼吸起始阶段产生的次品修復耗时耗能这也是早期光呼吸被人们称作卡尔文循环中的漏逸羧化加氧酶的构造缺陷的原因有人提出在农业上抑制光呼吸能促进植物生长科学家在基因工程方面做出多种尝试试求降低植物的光呼吸促进植物成长为世界粮食问题提供一种解决方案但是后来科学家发现光呼吸可消除多余的NADPH和ATP减少细胞受损的可能有其正面意义又因为光呼吸与大气中氧气二氧化碳比例联系非常紧密科学家甚至认为可以通过控制陆地植物的数量以控制地球大气氧气和二氧化碳的成分比