Химизм фотосинтеза

В хлоропластах молекулы хлорофилла располагаются не в беспорядке, а образуют так называемые фотосинтетические единицы или фотосистемы (Фс), представляющие собой ловушки для квантов. Каждая такая фотосинтетическая единица состоит из 200 – 250 молекул хлорофилла, но только одна непосредственно участвует в передаче энергии света на синтез органического вещества. Эту центральную молекулу называют хлорофилл-ловушкой. Остальные служат для восприятия световой энергии и передачи ее на эту молекулу. Эти пигменты получили название «вспомогательных» или «антенны». Кроме хлорофилла в состав фотосистемы входит около 50 молекул каротина. Каротиноиды – обязательные компоненты всех фотосинтезирующих микроорганизмов. Роль каротина состоит в поглощении квантов света с длинной волны ниже 550 нм и защите хлорофилла от окисления кислородом, выделяющемся в процессе фотосинтеза.

Фотосинтез - сложный многоступенчатый процесс. На каком именно этапе необходима энергия света? Оказалось, что реакции синтеза органических веществ за счет включения углекислого газа в состав их молекул непосредственно энергии света не требуют. Эти реакции назвали темновыми, хотя идут они на свету, просто свет для них необязателен.

А вот для протекания так называемых световых реакций фотосинтеза, в основе которых лежит световое разложение (фотолиз) молекул воды, выделение кислорода, образование аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и сильного восстановителя - вещества со сложным названием никотинамидадениндинуклеотид фосфат (НАДФ ∙ Н), он необходим. НАДФ ∙ Н образуется в результате присоединения к никотинамидадениндинуклеотид фосфату водорода, выделяющегося при фотолизе молекулы воды (фотоводорода).