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光呼吸是植物细胞内的一个生化过程。在这个过程中，在植物细胞内的参与光合作用的化学物质1,5-二磷酸核酮糖在1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的作用下增加两个氧原子，再经过一系列反应，最终生成3-磷酸甘油酸。后者再经过部分光合作用过程，可再次重新生成为1,5-二磷酸核酮糖。植物细胞需要三个细胞器的相互作用才能将光呼吸产生的效应“还原”，耗时耗能。所以不难理解，早期光呼吸被人们称作“卡尔文循环中的漏逸”，“Rubisco的构造缺陷”。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，提高光合作用效率，为世界粮食问题提供一种解决方案。但是后来科学家发现，植物通过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。
