Теория:

Фотосинтез — это процесс, благодаря которому существует большинство живых организмов на нашей планете.
Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа (CO2) и воды (H2O), протекающий с использованием солнечной энергии.
Фотосинтез происходит в хлоропластах у растений или на мезосомах у прокариот. На цитоплазматической мембране у этих организмов содержатся молекулы зелёного пигмента — хлорофилла.
 
хлоропласт.png
Рис. \(1\). Хлоропласт
 
Молекулы хлорофилла способны улавливать кванты света и переходить в возбуждённое состояние. От них отрываются электроны, которые подхватываются молекулами переносчика НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфата). При этом энергия электронов частично расходуется на образование АТФ.
 
Процесс фотосинтеза включает две последовательные фазы: световую и темновую.
Световая фаза
Световая фаза — процесс преобразования поглощённой хлорофиллом энергии света в электрическую энергию электрон-транспортной цепи. Она протекает на мембранах тилакоидов с участием фермента АТФ-синтетазы и мембранных белков-переносчиков.
У растений в световой фазе фотосинтеза происходят два процесса: фотолиз воды и синтез АТФ (нециклическое фосфорилирование). 
 
На фотосинтетических мембранах гран хлоропластов происходят следующие процессы:
  • переход электронов хлорофилла под действием квантов света в возбуждённое состояние;  
  • восстановление окисленной формы молекул-переносчиков НАДФ+ до НАДФ ·Н2;
  • разложение воды (фотолиз):
          2H2O4H++4e+O2.
  
Результатами световых реакций являются:
  • фотолиз воды и выделение молекулярного кислорода;
  • образование АТФ;
  • образование НАДФ-восстановленного.
 
Обрати внимание!
В световой фазе фотосинтеза энергия аккумулируется в НАДФ·Н2 и АТФ, которые используются для синтеза веществ в темновой фазе.
Процесс образования АТФ из АДФ за счёт световой энергии отличается высокой эффективностью: за единицу времени в хлоропластах синтезируется в \(30\) раз  больше АТФ, чем в кислородном этапе энергетического обмена в митохондриях.
 
Образовавшиеся в световой фазе богатые энергией вещества используются в темновой фазе фотосинтеза.
Темновая фаза
Реакции темновой фазы фотосинтеза протекают независимо от света.
Темновая фаза — процесс преобразования CO2 в глюкозу с использованием энергии, запасённой в молекулах АТФ и НАДФ·Н2.
Реакции темновой фазы происходят в строме хлоропластов, где находятся образовавшиеся в световой фазе молекулы НАДФ·Н2 и АТФ.

Источник углерода (CO2) растение получает из воздуха через устьица.

Процесс образования глюкозы из углекислого газа, протекающий в темновой фазе фотосинтеза, имеет название цикла Кальвина.

В результате реакций темновой фазы из углекислого газа образуется глюкоза, которая затем превращается крахмал.
 
Кроме глюкозы в хлоропластах синтезируются также другие органические вещества: аминокислоты, нуклеотиды и т. д.
 
shutterstock_290826602.png
Рис. \(2\). Схема фотосинтеза

Суммарные уравнения и частные реакции фотосинтеза представлены в таблице.
 
16-09-2021 13-20-32.png
Значение фотосинтеза
1. При фотосинтез образуются органические вещества, которые служат пищей для живых организмов.
 
2. При фотосинтезе выделяется свободный кислород, который нужен живым организмам для дыхания.
 
3. Фотосинтез обеспечивает постоянство уровня CO2 и O2 в атмосфере.
 
4. В верхних слоях воздушной оболочки Земли из кислорода образуется озон O3, из которого формируется защитный озоновый экран, предохраняющий организмы от опасного для жизни воздействия ультрафиолетового излучения.
Источники:
Рис. 1. Хлоропласт https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/structure-typical-higherplant-chloroplast-diagram-749518939
Рис. 2. Схема фотосинтеза https://image.shutterstock.com/image-vector/diagram-process-photosynthesis-showing-light-600w-290826602.jpg