Охарактеризуйте световую и темновую фазы фотосинтеза.

Фотосинтез — это процесс, с помощью которого растения, водоросли и некоторые бактерии превращают световую энергию в химическую. Он протекает в хлоропластах и включает две основные фазы: световую и темновую (её ещё называют фазой фиксации углерода или циклом Кальвина). Эти фазы различаются по месту протекания, участникам, продуктам и зависимости от света.

Световая фаза фотосинтеза

Где происходит:
В мембранах тилакоидов хлоропластов.

Зависимость от света:
Это фаза напрямую зависит от наличия света. Фотосинтез начинается именно с неё, когда хлорофилл поглощает фотоны света.

Основные процессы:

1. Фотолиз воды — под действием света молекулы воды расщепляются на кислород, протоны (H⁺) и электроны:
   $2H_2O → 4H^+ + 4e^- + O_2$

2. Образование АТФ — энергия света используется для создания АТФ в процессе фотосинтетического фосфорилирования.

3. Образование НАДФ∙Н — электроны, полученные от фотолиза воды, передаются по цепи переносчиков электронов, в результате чего восстанавливается НАДФ⁺ до НАДФ∙Н.

Основные продукты:

• АТФ (аденозинтрифосфат)

• НАДФ∙Н (восстановленная форма никотинамидадениндинуклеотидфосфата)

• Кислород (O₂) — побочный продукт, выделяется в атмосферу

Темновая фаза фотосинтеза (цикл Кальвина)

Где происходит:
В строме хлоропластов (внутреннее содержимое хлоропласта, вне тилакоидов).

Зависимость от света:
Непрямая. Хотя свет не требуется непосредственно, темновая фаза использует продукты световой фазы — АТФ и НАДФ∙Н. Поэтому она может происходить только в условиях, когда они доступны, то есть после световой фазы.

Основные процессы:

1. Фиксация CO₂ — молекула углекислого газа присоединяется к рибулозо-1,5-бисфосфату (RuBP) при участии фермента рубиско.

2. Восстановление — с использованием АТФ и НАДФ∙Н происходит превращение промежуточных соединений в триозофосфаты (например, глицеральдегид-3-фосфат, G3P).

3. Регенерация RuBP — часть триозофосфатов используется для восстановления RuBP, чтобы цикл мог продолжаться.

Основной продукт:

• Глюкоза (опосредованно, из нескольких G3P), а также другие углеводы

Взаимосвязь фаз

Световая фаза обеспечивает темновую энергией (АТФ) и восстановительной силой (НАДФ∙Н). Без световой фазы темновая остановится, так как ей будет не хватать этих веществ. Таким образом, обе фазы — неразрывные части одного процесса.