绿色植物在光照下进行光合作用的同时，存在吸进氧气释放二氧化碳的现象。光呼吸的氧化底物是乙醇酸，乙醇酸产生于叶绿体。
绿色植物在光照下进行光合作用的同时，存在吸进氧气释放二氧化碳的现象。光呼吸的氧化底物是乙醇酸，乙醇酸产生于叶绿体。叶绿体进行光合作用固定二氧化碳时，有RuBP羧化酶—加氧酶参与反应，此酶既可催化RuBP的羧化反应，也可催化RuBP的加氧反应，其反应方向决定于CO2和O2浓度的高低，在CO2浓度相对较高时，有利于羧化反应，形成二分子磷酸甘油酸，促进光合循环的进行；当O2浓度相对较高时，促进加氧反应的进行，产生一分子磷酸甘油酸和一分子磷酸乙醇酸。后者脱磷酸而为乙醇酸，乙醇酸可就地直接氧化为乙醛酸，也可从叶绿体转移至过氧物酶体并在其中氧化为乙醛酸：乙醛酸在过氧物酶体内转化为甘氨酸；甘氨酸转入线粒体内并转化为丝氨酸，同时释放CO2，这是光呼吸的产物；丝氨酸又可转回过氧物酶体中转变为羟基丙酮酸，经氧化为甘油酸；甘油酸从过氧物酶体返回叶绿体后转化为磷酸甘油酸，进入C3循环，再次形成RuBP。
光呼吸代谢途径
光呼吸是在叶绿体、线粒体和过氧物酶体这三种细胞器协同发生反应的。其中乙醇酸、乙醛酸和甘氨酸等均为C2化合物，故此过程又有C2循环之称。
光呼吸可防止高强光对光合作用的破坏作用，往往在强光和CO2不足条件下，光反应中所产生的同化力超过碳同化的需求，通过光呼吸的消耗，光合器免于受损，保证了光合作用的正常进行。光呼吸的生理功能可能是多方面的，通过控制或调节光呼吸来提高光合效率的问题尚有待进一步探讨（见图）。
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