它是光合作用一個(gè)損耗能量的副反應(yīng).過程中氧氣被消耗,并且會(huì)生成二氧化碳.光呼吸約抵消30%的光合作用.因此降低光呼吸被認(rèn)為是提高光合作用效能的途徑之一.但是人們后來發(fā)現(xiàn),光呼吸有著很重要的細(xì)胞保護(hù)作用.
在光呼吸過程中,參與光合作用的一對(duì)組合：反應(yīng)物1,5-二磷酸核酮糖（Ribulose-1,5-bisphosphate,簡稱為RuBP）和催化劑1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,簡稱為Rubisco）發(fā)生了與其在光合作用中不同的反應(yīng).RuBP在Rubisco的作用下增加兩個(gè)氧原子,再經(jīng)過一系列反應(yīng),最終生成3-磷酸甘油酸.后者再經(jīng)過部分光合作用過程,可再次重新生成為RuBP.
換言之,Rubisco對(duì)RuBP有兩種作用,既可將之導(dǎo)入生成能量獲得碳素的光合作用,也能使之進(jìn)入消耗能量釋放碳素的光呼吸.由此可見,光呼吸和光合作用關(guān)系密切,它們之間的關(guān)系可以作一形象的理糖工廠內(nèi)（行光合作用細(xì)胞,特別是植物）的葡萄糖生產(chǎn)線（光合作用）因一部機(jī)器（1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶）構(gòu)造不完善,一部分原材料（1,5-二磷酸核酮糖）不斷被錯(cuò)誤加工,產(chǎn)出次品（2-磷酸乙醇酸）,雖然有一補(bǔ)救措施,可將次品重加工并再次投入生產(chǎn)線,但是整個(gè)過程卻是非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力的.這個(gè)錯(cuò)誤加工和補(bǔ)救的過程就是光呼吸.
發(fā)生光呼吸的細(xì)胞需要三個(gè)細(xì)胞器的協(xié)同作用才能將光呼吸起始階段產(chǎn)生的“次品”“修復(fù)”,耗時(shí)耗能.這也是早期光呼吸被人們稱作“卡爾文循環(huán)中的漏逸”,“Rubisco的構(gòu)造缺陷”的原因.有人提出,在農(nóng)業(yè)上抑制光呼吸能促進(jìn)植物生長.科學(xué)家在基因工程方面做出多種嘗試,試求降低植物的光呼吸,促進(jìn)植物成長,為世界糧食問題提供一種解決方案.但是后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn),光呼吸可消除多余的NADPH和ATP,減少細(xì)胞受損的可能,有其正面意義.