Основы фотосинтеза. 
Общая характеристика биофизики

Основа фотосинтеза — самый первый элементарный процесс: взаимодействие порций световой энергии (фотонов) с молекулой хлорофилла.

Наличие хлорофилла* и картиноидов, улавливающих разные лучи спектра означает, что лист растения обладает возможностью абсорбции света с широким спектром, что в свою очередь, приводит к тому, что фотосинтез выполняется постоянно, даже при меняющемся спектре света.

*Среди пигментов преобладает хлорофилл а. К вспомогательным пигментам относятся хлорофилл b, каротиноиды и др.

Свет состоит из фотонов с различной длиной волны — частотой излучения. Волна длиной 650 нм содержит самое большое количество фотонов на единицу энергии и наименьшее количество самой энергии.

Молекулы хлорофилла активизируются фотонами и фотосинтез достигает своей верхней точки при длине волны с 600 по 700 нанометров — самой большой численности фотонов на единицу энергии. Это наиболее важная область нанометров, способствующая интенсивному росту листьев и осевых органов растений.

Если рассматривать видимую часть спектра, то известно, что самые короткие фиолетовые лучи спектра имеют длину 380 нанометров, а самые длинные красные лучи до 750 нанометров.

Лучи фиолетовые и синие тормозят рост стеблей, листовых черешков и пластинок, тo есть формируют более компактные растения и более толстые листья, позволяющие лучше поглощать и использовать свет в целом. Эти лучи стимулируют образование белков и органический синтез растений. Сине-фиолетовая часть спектра света почти полностью поглощается хлорофиллом, что создаёт условия для максимальной интенсивности фотосинтеза.

Зелёные лучи практически проходят через листовые пластинки, не поглощаясь ими. Последние под их действием становятся очень тонкими, а осевые органы растений вытягиваются. Уровень фотосинтеза — самый низкий. Зеленый свет хлорофиллом отражается, что и придает растениям специфическую зеленую окраску, если она не маскируется другими пигментами.

В первый этап реакция зависит от света. Хлоропласт улавливает энергию фотона и трансформирует ее в химическую энергию, состоящую из двух молекул: НAДФH (восстановленная форма кофермента никотинамидадениндинуклеотид-фосфата) и ATФ (аденозинтрифосфат).

Второй этап это уже независимая от света реакция, когда НАДФ-Н2 отдает атомы водорода для создания глюкозы, при этом АТФ обеспечивает достаточное количество энергии для синтеза глюкозы. При разложении воды образуются кислород и водород. Кислород выделяется в воду, а водород связывается белком ферредоксином. На всех этапах фотосинтеза принимают участие фосфорилированные соединения. АТФ образуется из АДФ путем присоединения к нему еще одного фосфата (Р).

6 CO2 + 6 H2O + световая энергия -> C6H12O6 + 6 O2.