Фотосинтез - часть пластического обмена, процесс, в результате которого из неорганических веществ под влиянием кванта света синтезируются органические вещества. Этот процесс характерен для автотрофных организмов (в некоторых случаях миксотрофы) - для растений (кроме паразитических), протистов (эвглен, одноклеточных водорослей) и цианобактерий. В основном он протекает в специальных органоидах - хлоропластах, но у протистов этот процесс проходит в хроматофорах, а у цианобактерий - на фотосинтезирующих мембранах.
В фотосинтезе выделяют две фазы.Световая фаза происходит только днём, так как для её протекания обязательно нужны кванты света (в искусственных условиях при искусственном освещении может идти и днём, и ночью, главное условие - наличие света). Она протекает на мембране тилакоидовВ составе хлоропластов находится две фотосистемы - фотосистема I и II.
Квант света попадает на фотохимический (реакционный) центр P700, где находится хлорофилл.
Квант света приводит электрон хлорофилла в возбуждение, и переносит его на более высокий энергетический уровень.
Этот электрон захватывается акцептором P430 (акцептор - атом, принимающий электрон за счёт своей пустой орбитали) и переносится на железосодержащий белок ферредоксин.
Далее электрон переносится на фермент редуктаза ферредоксина. Редуктаза переносит этот электрон на НАДФ⁺ () и восстанавливает НАДФ⁺ до НАДФ · H - переносчика водорода (фотон водорода образуется при фотолизе воды).
В фотохимическом центре P700 возникает "дыра", так как электрон потерян.
В фотосистеме II так же имеется реакционный центр P680. Квант света, попадая на молекулу хлорофилла в центре, приводит электрон хлорофилла в возбуждение, и его перехватывает акцептор Z.
По цепи переносчиков (пластохинон, цитохром b, цитохром f, пластоцианин) электрон попадает в фотосистему I, где замещает потерянный электрон.
При этом, перемещаясь по цепи переносчиков от фотосистемы II к I, электрон теряет энергию, полученную при возбуждении квантом света. Эта энергия запасается в виде АТФ (E + АДФ + H₃PO₄ ⇒ АТФ + H₂O; реакция протекает при участии фермента АТФ-синтаза).
Теперь появляется "дыра" в фотосистеме II. Электрон здесь замещается теми электронами, которые образуются при фотолизе воды. Квант света разрушает две молекулы воды до молекулы кислорода (побочный продукт, выделяется в окружающую среду), четырёх протонов водорода (идут на восстановление НАДФ⁺) и приводит к выбросу четырёх электронов, один из которых и замещает потерянный в фотосистеме II электрон. Уравнение фотолиза воды - .В ходе темновой фазы фотосинтеза происходит синтез молекулы глюкозы из 6 молекул углекислого газа, а также из водорода, полученного в результате фотолиза воды. Темновая фаза проходит как днём, так и ночью (название получено из-за того, что для протекания реакций не нужен свет). Она протекает в строме хлоропласта. Здесь в результате сложного процесса, названного циклом Кальвина, из углекислого газа и водорода при участии ферментов и энергии АТФ синтезируется молекула углевода
