Фотосинтез – процесс синтеза органических веществ из неорганических за счет энергии солнечного света. В результате образуется глюкоза, которая используется для синтеза полисахаридов и других органических соединений в клетке. Этот процесс сложный, происходит в клетках зеленых растений, водорослей, реализуется с пигментов хлорофилла и других.
У высших растений хлорофилл находится в хлоропластах, основной орган фотосинтеза – лист.
Существуют две стадии фотосинтеза – световая и темновая.
Механизм световой стадии фотосинтеза заключается в том, что квант красного света поглощенный хлорофиллом, переводит электрон в возбужденное состояние, этот электрон приобретает большой запас энергии и перемещается на более высокий энергетический уровень, перемещаясь с одной ступени на другую, электрон теряет энергию, которая используется для синтеза АТФ. Место вышедших электронов молекулы хлорофилла занимают молекулы воды. Вода под воздействием света подвергается фотолизу (расщепление воды) в полости тилакоида. Кислород выделяется как побочный эффект фотолиза воды, удаляется из клетки или расходуется в процессах дыхания. Световая стадия происходит в тилакоидах с участием света. Энергия, образованная на этой стадии, в виде молекул АТФ используется в темновой стадии фотосинтеза
На второй, темновой, стадии фотосинтеза используются продукты, образовавшиеся в результате световых реакций. С них углекислый газ преобразуется в простые углеводы – моносахариды. Они образуются из-за большого количества реакций за счет энергии АТФ. В результате получаются молекулы глюкозы, а из них полисахариды – крахмал. Темновая реакция происходит в строме хлоропластов без участия света.
Скорость фотосинтеза зависит от внешних факторов, таких как свет, температура и концентрация углекислого газа, при наилучших параметрах фотосинтез усиливается.
Процесс происходит с участием внутренней энергии клетки в виде молекулы АТФ. Биосинтез углеводов происходит по-другому: в клетках растений мономеры-моносахариды образуются из неорганических веществ, углекислого газа и воды, за счет энергии солнечного света.
Хлоропласты ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней. Наружная мембрана отграничивает жидкую внутреннюю гомогенную среду хлоропласта — строму (матрикс) . В строме содержатся белки, липиды, ДНК (кольцевая молекула) , РНК, рибосомы и запасные вещества (липиды, крахмальные и белковые зерна) а также ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа.
Внутренняя мембрана хлоропласта образует впячивания внутрь стромы —тилакоиды, или ламеллы, которые имеют форму уплощенных мешочков (цистерн) . Несколько таких тилакои-дов, лежащих друг над другом, образуют грану, и в этом случае они называются тилакоидами граны. Именно в мембранах тила-коидов локализованы светочувствительные пигменты, а также переносчики электронов и протонов, которые участвуют в поглощении и преобразовании энергии света.