Фотосинтез

Фотосинтез - это процесс, в ходе которого энергия солнечных лучей преобразуется в энергию химических связей органических соединений. В растительных клетках связанные с фотосинтезом процессы протекают в хлоропластах. Внутри этой органеллы находятся системы мембран, в которые встроены пигменты, улавливающие лучистую энергию Солнца. Основной пигмент фотосинтеза - хлорофилл, который поглощает преимущественно синие и фиолетовые, а также красные лучи спектра. Зеленый свет при этом отражается, поэтому сам хлорофилл и содержащие его части растений кажутся зелеными.

В фотосинтезе выделяют две фазы - световую и темновую. Собственно улавливание и преобразование лучистой энергии происходит во время световой фазы. При поглощении квантов света хлорофилл переходит в возбужденное состояние и становится донором электронов. Его электроны передаются от одного белкового комплекса к другому по цепи переноса электронов. Белки этой цепи, как и пигменты, сосредоточены на внутренней мембране хлоропластов. При переходе электрона по цепи переносчиков он теряет энергию, которая используется для синтеза АТФ. Часть возбужденных светом электронов используется для восстановления НДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат), или НАДФ · Н.

Под действием солнечного света в хлоропластах происходит также расщепление молекул воды - фотолиз; при этом возникают электроны которые возмещают потери их хлорофиллом; в качестве побочного продукта при этом образуется кислород:

2H2O \(\overset{свет}{\rightarrow}\) 4H+ + 4\(\bar{e}\) + O2

Таким образом, функциональный смысл световой фазы заключается в синтезе АТФ и НАДФ · Н путем преобразования световой энергии в химическую.

Для реализации темновой фазы фотосинтеза свет не нужен. Суть проходящих здесь процессов заключается в том, что полученные в световую фазу молекулы АТФ и НАДФ · Н используются в серии химических реакций, «фиксирующих» \(CO_{2}\) в форме углеводов. Все реакции темновой фазы осуществляются внутри хлоропластов, а освобождающиеся при «фиксации» углекислоты АДФ и НАДФ вновь используются в реакциях световой фазы для синтеза АТФ и НАДФ · Н.

Суммарное уравнение фотосинтеза имеет следующий вид:

6CO2 + 6H2O \(\overset{свет}{\rightarrow}\) C6H12O6 + 6CO2

Читать далее