Поток солнечных лучей несет волны света разной длины. Растения с помощью световых «антенн» (это главным образом молекулы хлорофилла) поглощают волны света красной и синей частей спектра. Волны света зеленой части спектра хлорофилл пропускает не задерживая, и это определяет зеленый цвет растений.
С помощью энергии света электрон в составе молекулы хлорофилла переносится на более высокий энергетический уровень. Далее этот высокоэнергетический электрон, как по ступенькам, перескакивает по цепи переносчиков электронов, теряя энергию. Энергия электронов при этом расходуется на «зарядку» своего рода биологических «аккумуляторов». Не углубляясь в химические особенности их строения, скажем, что один из них - аде-нозинтрифосфорная кислота, которую называют также адено-зинтрифосфатом (сокращенно - АТФ). Как уже говорилось в § АТФ и другие органические соединения клетки, в АТФ содержатся связанные между собой три остатка фосфорной кислоты, которые присоединены к аденозину. Схематически АТФ можно описать формулой: аденозин - Ф - Ф ~ Ф, где Ф - остаток фосфорной кислоты. В химической связи между вторым и третьим концевым фосфатом запасается энергия, которую отдает электрон (такая особая химическая связь изображена волнистой линией). Это происходит в результате того, что при передаче электроном своей энергии к аденозиндифосфа-ту (аденозин -Ф-Ф, АДФ) присоединяется еще один фосфат:
где Е - энергия электрона, которая запасается в АТФ. При расщеплении АТФ ферментом аденозинтрифосфатазой (АТФ-азой) концевой фосфат отщепляется и освобождается энергия:
В растительной клетке энергия АТФ используется для транспорта воды и солей, для деления клеток, роста и движения (вспомните, как поворачивается вслед за солнцем головка подсолнуха).
Энергия АТФ необходима для синтеза в растениях молекул глюкозы, крахмала, целлюлозы и иных органических соединений. Однако для синтеза в растениях органических веществ необходим еще один биологический «аккумулятор», запасающий энергию света. Этот аккумулятор имеет труднопроизносимое длинное название: никотинамидадениндинуклеотидфосфат (сокращенно - НАДФ, произносится как «над-эф»). Это соединение существует в восстановленной высокоэнергетической форме: НАДФ*Н (произносится как «над-эф-аш»).
Потерявшая энергию окисленная форма этого соединения представляет собой НАДФ+ (произносится как «над-эф-плюс»). Теряя один атом водорода и один электрон, НАДФ-Н превращается в НАДФ+ и восстанавливает углекислый газ (при участии молекул воды) до глюкозы С6Н12О6; недостающие протоны (Н+) берутся из водной среды. В упрощенной форме этот процесс можно записать в виде химического уравнения:
Однако при смешивании углекислого газа и воды глюкоза не образуется. Для этого нужна не только восстанавливающая сила НАДФ*Н, но и энергия АТФ и соединение, связывающее СО2, которое используется на промежуточных этапах синтеза глюкозы, а также ряд ферментов - биологических катализаторов этого процесса.
См. также:
Фотолиз воды
Световая и темновая фазы фотосинтеза
Обсудить на форуме
