光合作用是綠色植物、藻類和某些細菌利用光能，將二氧化碳和水轉化為有機物并釋放氧氣的過程。本節重點探討光合作用的兩個關鍵階段：光反應和暗反應。

光反應發生在葉綠體的類囊體膜上，依賴光照進行。其核心過程包括：光能的吸收與傳遞、水的光解以及ATP和NADPH的生成。葉綠素分子吸收光能后，激發電子進入電子傳遞鏈，驅動水的分解，釋放氧氣并產生質子梯度，最終通過ATP合成酶生成ATP，同時NADP+被還原為NADPH。光反應的能量產物（ATP和NADPH）為暗反應提供動力。

暗反應（又稱卡爾文循環）在葉綠體基質中進行，不直接依賴光照。它利用光反應產生的ATP和NADPH，將二氧化碳固定為有機物。過程分為三個階段：二氧化碳的固定、還原反應以及RuBP的再生。二氧化碳與RuBP結合后，經過一系列酶促反應，生成糖類等有機物，同時再生RuBP以維持循環。暗反應是碳同化的核心，實現了無機碳向有機物的轉化。

光反應與暗反應相互依存：光反應提供能量和還原力，暗反應消耗這些物質并合成有機物。光合作用不僅為生物界提供能量和氧氣，還維持了全球碳氧平衡，是生態系統能量流動的基石。理解這一過程，有助于我們認識生命的能量來源及環境保護的重要性。