#Фотосинтез
Фотосинтез (от др.-греч. φῶς — «свет» и σύνθεσις — «соединение, складывание, связывание») — превращение энергии света в энергию химических связей в органических веществах при участии специальных пигментов.
Суммарно реакции фотосинтеза выглядят так: 6СО₂ + 6Н₂О + Qсвета → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂
В мембраны тилакоидов встроены специальные пигменты — хлорофиллы нескольких типов, главный из которых хлорофилл a. Они имеют зеленую окраску, так как отражают зеленый свет, а поглощают сине-фиолетовый и красный. Гидрофильная «головка» молекулы хлорофилла содержит атом магния и развернута в сторону водной среды, а «хвост», в отличие от нее, гидрофобный и держит молекулу в мембране. Хлорофиллы организованы в фотосистемы I или II типов, отличающиеся предпочтениями к свету определенного спектра и длины волны (оптимум второй системы смещен в более красную область и составляет 700 нм, первой — 680 нм). В центре каждой фотосистемы расположена молекула хлорофилла a, которой остальные молекулы хлорофилла в фотосистеме, называемые антенными, передают уловленные кванты света.
Первая фаза фотосинтеза проходит на свету, поэтому ее называют световой. Кванты света возбуждают электроны хлорофилла, которые для восстановления используют молекулы воды. Из-за этого вода разлагается на OH⁻ и H⁺. Протоны стремятся наружу через белок АТФ-синтетазу, который синтезирует АТФ.
В темновой фазе происходит цикл реакций, в ходе которого из углекислого газа образуются органические вещества с помощью энергии, запасенной в виде АТФ, а также НАДФ·Н₂, полученных в световой фазе. Чаще всего это цикл Кальвина. Большинство растений на выходе из него получают органику с тремя атомами углерода в цепи (С3-фотосинтез), некоторые растения получают четырехуглеродные кислоты (С4-фотосинтез) в результате цикла Хэтча — Слэка — Карпилова. У С4-растений изменена анатомия листа, они становятся приспособленными к жизни в тропиках или других местах, где концентрация СО₂ внутри хлоропластов становится по каким-либо причинам недостаточной.
Недавно был открыт CAM-фотосинтез (англ. Crassulaceae acid metabolism — кислотный метаболизм толстянковых), который позволяет толстянковым экономить воду в пустыне. Основан этот способ на том, что разложение СО₂ и цикл Кальвина разнесены во времени: днем устьица растений закрыты, чтобы вода не испарялась, и идет цикл Кальвина, а ночью устьица листа открываются, и в вакуолях накапливается малат.
Фото: Hajninjah/Pixabay