在地球上的所有生命中，植物往往没有动物那么引人注目，因为植物本身没有太多的运动的能力，只是以肉眼不可见的速度生长着，甚至有时候，我们会很难在宏观层面区分出植物和无机生命体的区别，相比于动物得以极快的对外界环境做出反应的灵动，植物确实似乎和岩石相似度更高一些。但是，几乎任何植物都会给人留下一种深刻的印象：那一抹翠绿的颜色，而这抹颜色则关系到了植物最深沉的基础，也是整个大生命圈一切生命的基础——光合作用。
光合作用能够将自然界中的无机物转化为生命体所需的有机物，这是宛如魔术师一般的过程，可在科学的角度，“魔术”是万万不可满足需求的，我们需要刨根问底，从光子摄入细胞中开始，探索光合作用的整个过程。
part one：光反应
生物体可以直接利用的能量是储存在化学键中的梯度势能，所以说光合作用的第一步肯定是将光能转化为这种化学建键中的梯度势能，比如说转化为储存在ATP或者氧化性辅酶中的能量。这不禁让我想起了我们在探索呼吸作用时ATP的产生过程：大量的氢离子被排放在线粒体膜间质当中，使得线粒体膜间质的离子浓度比线粒体基质的浓度高许多，从而让氢离子通过ATP泵顺浓度梯度运输进线粒体基质中，推动ATP泵转动形成ATP。有没有可能，光合作用也正式通过某种方法，将氢离子转移到了某个结构当中，并通过顺浓度梯度的运输从而产生了ATP呢？正好光能具有比较强烈的热量，可以从某种程度上将电子加热到活跃状态，促使这一过程的产生。
事实上也正是如此，当光进入细胞当中时，会首先遭遇叶绿体的内囊体薄膜上的光合色素，这些光合色素最大的特点是在其结构的中心都有一种神奇的结构：卟啉环，其核心是一个镁离子，当光击中卟啉环，就会让镁离子周围环绕的电子变为激发态，也就是高能电子，高能电子由于其大量的能量会顺着某一路线进行转移，最终与一种还原型辅酶NADP+结合，形成富含非常多能量的NADPH。可是镁离子本身自带的电子肯定是有限的呀，如果光消耗完了镁离子的电子该怎么办呢？所以，这一套系统还有一个源源不断地供给装置：一种水裂解酶会将水分解为氧气（这就是为什么光合作用产生的氧气实际上只是由水产生的）氢离子和电子，电子便会传递给叶绿体，让镁离子随时都具有足够的可变为高能电子的待高能电子，至于氢离子呢？当然丝毫不能浪费，当氢离子在内囊体机制中大量堆积，自然会形成与内能体外部的顺浓度梯度差，此时氢离子便会通过内囊体薄膜上的ATP合成泵，推动ADP和磷酸集团形成ATP。至此，光能正式被转化为了储存在NADPH和ATP中的活跃的化学能，在整个过程当中，光只是起到了让电子转化为高能电子作用，却仿佛最为关键的齿轮一样让转化过程得以进行。由于第一阶段反应主要发生在内囊体薄膜上，我们由此可以确定这一阶段反映的主要发生位置。
part two：暗反应
光反应阶段中生物体产生了大量储存在化合键中的活跃的化合能，但光合作用所产生的大分子化合物诸如葡萄糖等却是储存在化合键中的稳定的化合能，这一步转换究竟如何进行呢？著名的生物学家卡尔文在大量的研究过后发现了这一转化的过程，为了纪念卡尔文在光合作用第二阶段反应上的着重贡献，我们将这一阶段的反应主要称为卡尔文循环。
卡尔文循环的循环起点是一种简称C5的化合物，这一化合物可能由于身体内的其他反应产生，随后，C5混合光合作用中大量吸收进叶绿体的CO2进行一系列非常纷繁复杂的变化，最终使得CO2中的C被固定，两者共同形成叫做C3的化合物（碳的固定）再然后，利用在上一阶段反应中产生的储存在ATP和NADPH中的大量活跃的化学能，C3会被同步转化为（CH2O）和C5（C3的还原）其中（CH2O）便是各种淀粉葡萄糖，只不过产生的六份（CH2O）只有一份被直接拿走利用，余下的五份都会又在ATP的作用之下转化为C5，从而继续固定二氧化碳进行循环。最终，能量被储存在了稳定的化学键中，ATP以及NADPH又被分解为了ATP，磷酸集团和NADP+，运送回了内囊体薄膜处，在那里通过第一阶段反应再度储能，因此，光合作用虽然能够产生储存在活跃化学键中的化学能，可这些化学能都是光合作用内部自产自销的，无法提供给其他的生命活动使用。至此，整个光合反应的过程宣告结束。
通过对光合作用过程的探索，魔术一般的历程被逐渐以科学的方式揭示出来，我们会发现，光合作用实际上并没有那么神奇，它并没有超脱出平常的物理规律，并不能用一种超自然的方式将光能直接聚合为有机物，而是严格遵守着物理的规律，利用着物理规律一步一步的慢慢进行的转换。可这又正正凸显出了它的神奇，一个分子级别的结构，竟然能够通过我们今天人类科技都无法还原的经济程度如此高效率的将能量进行样式的转化，这是何等的不可思议呀！光合作用的历程，不禁让我想起最近在哲学课中提到的设计论，的的确确，当我们看见一个钟表都会觉得他背后会有一个人类的设计者，看见一个比钟表还要复杂的多的生命体结构的时候，这样的怀疑不可说是没有道理的。这种感受并非一种给予经验的逻辑的推理，而是一种超验的直接对于灵魂的震撼，当我们观察周边的生命体结构，最让人惊异的并非这些结构如何运行，而是这些结构竟然存在！
