Первая фаза фотосинтеза – это свет: его предпосылкой является свет, который запускает первые процессы фотосинтеза и дает энергию, которая их дает. На этом этапе образуется кислород и запасается энергия для реакций темной фазы. Рассмотрим, какие процессы происходят в световую фазу фотосинтеза.

Локализация

Первое отличие светлой фазы фотосинтеза от темной фазы – это ее расположение. Оно происходит в тилакоидах — мембранных цистернах, расположенных внутри хлоропластов.

Световая фаза фотосинтеза

Рис. 1. Внутреннее строение хлоропласта.

Хлоропласты способны двигаться независимо от потока цитоплазмы. При умеренном освещении они располагаются у клеточных стенок так, чтоб подставить свету своё наибольшее сечение.

Хлорофилл

Мембраны тилакоидов содержат зеленый пигмент хлорофилл. По химическому составу это магниевая соль пиррола.

В световую фазу фотосинтеза фотосенсибилизатором выступает хлорофилл — вещество, поглощающее свет, с помощью энергии которого осуществляются различные химические превращения.

Поглощая свет, хлорофилл переходит в «возбужденное», более богатое энергией состояние, где он сам теряет электрон и становится способным отобрать водород или электрон у других веществ.

Фотолиз воды

Возбуждённый хлорофилл присоединяет водород к воде, вызывая её распад (фотолиз):

2Н₂О → 4Н⁺ + 4е¯ + О₂

Кислород выделяется из клетки. Протоны водорода передаются веществами-переносчиками на НАДФ, восстанавливая его до НАДФН₂.

Это один из продуктов световой фазы, который будет использован для образования органических веществ во второй фазе фотосинтеза.

Еще один такой продукт – АТФ. Это энергоемкое соединение, являющееся универсальным внутриклеточным источником энергии для многих реакций, в том числе реакций темновой фазы фотосинтеза.

Световая фаза фотосинтеза

Рис. 2. Формула АТФ.

АТФ образуется в результате реакции фотосинтетического фосфорилирования:

АДФ + H3PO4 + 2хв → АТФ

НАДФН₂ и АТФ составляют «восстановительную силу» для СО₂ при его присоединении к имеющимся в хлоропластах органическим веществам. АТФ обеспечивает эти процессы энергией, а НАДФН₂ – атомами водорода.

Световая фаза фотосинтеза

Рис. 3. Схема световой фазы фотосинтеза.

Следовательно, продуктами световых реакций являются:

  • кислород;
  • АТФ;
  • НАДФН₂.

При этом кислород считают побочным продуктом фотосинтеза, а образование АТФ и НАДФН₂ — подготовкой к процессам в темновой фазе.

Влияние интенсивности света

Фотосинтез возможен при разной интенсивности света. Оно не прекращается в белые летние ночи севера, оно продолжается в свете рассвета. При увеличении интенсивности света увеличивается и интенсивность фотосинтеза, что выражается количеством связанного CO₂.

Однако при определенных значениях силы света происходит световое насыщение фотосинтеза, и интенсивность не увеличивается.

При значениях, превышающих световое насыщение, аппарат фотосинтеза может разрушиться за счет эффекта фотоокисления и остановить процессы катализа.

Что мы узнали?

Мы постарались коротко и понятно рассказать о световой фазе фотосинтеза. Основные процессы: световое разложение воды с выделением O₂ и переходом водорода в НАДФ, хранение световой энергии в химических связях молекул АТФ. Веществом, воспринимающим световую энергию и включающим реакции фотосинтеза, является хлорофилл, расположенный на мембранах тилакоидов.