Фотосинтез. Световая фаза фотосинтеза

Вам известно, что животные, грибы и большинство бактерий не могут сами создавать органические вещества из неорганических, а потребляют готовые органические вещества, расщепляют их и таким образом получают заключенную в них энергию. Эти организмы называют гетеротрофными (от греч. geteros — другой и trofo — питание). Так, в пищеварительном тракте животных сложные молекулы белков с участием ферментов расщепляются на более простые — аминокислоты, жиров — на жирные кислоты и глицерин, полисахаридов — на моносахара, например фруктозу, глюкозу. Эти более простые вещества доставляются кровью или лимфой ко всем клеткам. В клетках часть поступивших молекул органических веществ окисляется с образованием СО₂ и Н₂О, а освобождающаяся энергия запасается в молекулах АТФ. Часть простых молекул используется для синтеза свойственных данному организму белков, липидов, полисахаридов, нуклеиновых кислот.
Растения сами создают готовые органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию.
Вы знаете, что этот процесс называется фотосинтезом, а организмы, способные к фотосинтезу, — автотрофами (от греч. autos — сам и trofo).

*К автотрофам относят не только растения, но и некоторых бактерий. Роль растений на Земле огромна: они снабжают органическими веществами и энергией практически все организмы. Ежегодно растения производят такое количество свободной энергии, которое более чем в 10 раз превышает количество энергии, выделяющейся при сжигании полезных ископаемых населением Земли в течение года. Следует помнить, что горючие полезные ископаемые — уголь, торф, нефть также являются продуктами фотосинтеза, происходившего миллионы лет назад на нашей планете.

На свету растения выделяют кислород. Почему же при дыхании растения кислород поглощают, а при фотосинтезе выделяют его? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно познакомиться с процессом фотосинтеза.
Фотосинтез протекает в две фазы: световую, идущую только на свету, и темновую, которая идет как в темноте, так и на свету.
Световая фаза фотосинтеза осуществляется в хлоропластах, где на мембранах расположены молекулы хло 1000 рофилла. Хлорофилл поглощает энергию солнечного света. Эта энергия используется на синтез молекул АТФ из АДФ и фосфорной кислоты и способствуют расщеплению молекул воды: 2H₂0=4H⁺+4+O₂­. Образующийся при этом кислород выделяется в окружающую среду. Для того чтобы понять, куда идут протоны и электроны, познакомимся более детально с процессами световой фазы фотосинтеза.
Под влиянием энергии солнечного света молекула хлорофилла возбуждается, и один из ее электронов переходит на более высокий энергетический урввень. Богатый энергией электрон участвует в окислительно-восстановительных реакциях и отдает избыточную энергию, проходя по цепи переносчиков электронов. Эта цепь образована различными белками, встроенными во внутреннюю мембрану хлоропласта. Отдаваемая электроном энергия используется на синтез молекул АТФ. Таким образом, энергия солнечного света необходима для перемещения электронов по цепи переносчиков электронов. При этом световая энергия преобразуется в химическую и запасается в молекулах АТФ.
Молекулы хлорофилла, потерявшие электроны, присоединяют электроны, образующиеся при расщеплении молекулы воды. Процесс расщепления молекул воды под влиянием солнечной энергии называют фотолизом (от греч. fotos — свет и lisis — растворение). В результате фотолиза образуются:

1. Электроны, заполняющие «дырки» в молекулах хлорофилла.
2. Протоны H⁺, которые соединяются с веществом НАДФ⁺ — переносчиком ионов водорода и электронов и восстанавливают его до НАДФ•Н.
3. Молекулярный кислород, который выделяется в окружающую среду.

Таким образом, в результате световой фазы фотосинтеза восстанавливается НАДФ⁺ и образуется НАДФ•Н, синтезируется АТФ из АДФ и фосфорной кислоты, выделяется молекулярный кислород. АТФ и НАДФ•H используются в реакциях темновой фазы фотосинтеза.