Фотосинтез — это процесс, с помощью которого растения, водоросли и некоторые бактерии преобразуют световую энергию в химическую, создавая глюкозу и кислород из углекислого газа и воды. Это фундаментальный биологический процесс, который поддерживает жизнь на Земле, поскольку он является основным источником кислорода в атмосфере и начальной точкой для большинства пищевых цепочек.
Процесс фотосинтеза состоит из двух основных стадий:
Световая фаза: Происходит в тилакоидных мембранах хлоропластов. Здесь световая энергия поглощается хлорофиллом и используется для расщепления воды на кислород, протоны и электроны. Кислород выделяется в атмосферу, а электроны и протоны используются для образования энергоносителей — АТФ (аденозинтрифосфата) и НАДФН (восстановленного никотинамид-аденин-динуклеотида фосфата).
Темновая фаза (Цикл Кальвина): Происходит в строме хлоропластов. Используя АТФ и НАДФН, полученные в световой фазе, растения фиксируют углекислый газ и преобразуют его в глюкозу через серию химических реакций. Хотя этот этап не требует света, он часто называется темновым, потому что он может происходить как в светлое, так и в темное время суток, пока есть запасы АТФ и НАДФН.
Загадки, связанные с фотосинтезом, могут касаться различных аспектов этого процесса, например, вопросов о том, как растения адаптируются к различным условиям освещения, как изменяется эффективность фотосинтеза при разных уровнях углекислого газа или как влияет на процесс изменение температуры.
Интересный аспект фотосинтеза — это его роль в глобальном углеродном цикле. Растения поглощают углекислый газ из атмосферы, что помогает смягчать последствия изменений климата. Однако при сжигании ископаемого топлива и вырубке лесов уменьшается количество растительности, способной усваивать CO2, что приводит к увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере.
Также стоит отметить, что фотосинтез — один из самых эффективных процессов преобразования энергии. Исследователи изучают его механизмы, чтобы создать искусственные системы фотосинтеза для производства чистой энергии.