fotoszintézis

a napfény energiájával a növényekben végbemenő felépítő folyamat. A napfény energiájából a Föld felszínére jutó sugárzás egy része, a 400—800 nm hullámhosszúságú fény hasznosul. A Földre jutó fény részben közvetlen (közvetlen fény), részben szórt sugarakból (szórt fény) áll; a szórt fény előnye, hogy a fotoszintézishez legkedvezőbb vörös és narancs fény hullámaiból jóval többet tartalmaz, mint a közvetlen fény. A fotoszintézishez szükséges másik fontos tényező a szén-dioxid (C02); a levegő C02-tartalma igen kicsi, 0,03 térf%; az ettől való legkisebb eltérés is megváltoztatja a fotoszintézis mértékét. Csökkent C02-tartalmú környezetben a fotoszintézis mértéke is csökken, esetenként meg is állhat; a C02-koncentráció növekedésével a fotoszintézis kezdetben ugrásszerűen megnövekszik, majd lassul és egy meghatározott szinten folytatódik. Ha a fényerősség növekszik, a C02-koncentráció növekedése nagyobb mértékben fokozza a fotoszintézis mértékét. A fotoszintézis első szakasza az ún. fényszakasz, ebben megy végbe a fényenergia megkötése és a vízbontás (fotolízis). A fényenergiát a fényelnyelő pigmentek, a fill-a-molekulák és a karotinoidokhoz tartozó karotin és xantofill, kötik meg. A fény fotonjainak energiáját átveszik, így a molekulák bizonyos elektronjai (atom) nagyobb energiatartalmú pályára kerülnek, gerjesztett állapotba jut a molekula, amely állapot igen rövid ideig tart. A gerjesztett molekulák energiadús állapotukban könnyen reagálnak más molekulákkal, azoknak elektronokat adnak át. A fotoszintézisben a leadott elektronok egy elektronszállító rendszerbe jutnak, a fényenergiát a pigmentek több száz molekulából álló rendszer formájában veszik föl, de ezek közül csak néhány áll közvetlen kapcsolatban az elektronszállító rendszerrel, főleg a klorofill-a-molekulák. A fényenergiának kém. energiává való átalakításában a növények sejtjeiben két, egymással kapcsolatban álló fotoszisztéma (fotorendszer) vesz részt: az I. fotoszisztéma a hosszúhullámú vörös fény, a II. fotoszisztéma a rövidebb hullámhosszú fény fotonjait veszi föl. A fotoszisztémák adják le az elektronjaikat; a II. fotoszisztéma leadott elektronjai az elektronszállító rendszeren keresztül az I. fotoszisztémához továbbítódnak, innen pedig a következő szállító rendszer közvetítésével a NADP-molekulára tevődnek át. A fotolízisben keletkező 02-molekula eltávozik (fotoszintetikus oxigén), a H+-ionokat a NADP-molekula megköti, NADPH-molekulává redukálódik. A NADPH-molekula segítségével a levegőből fölvett C02 egy körfolyamatban szénhidrátokká redukálódik, ez a fotoszintézis ún. sötétszakasza. A körfolyamatban keletkezik a glükóz, majd ebből a keményítő. A nagy energiatartalmú szerves vegyületek keletkezése energiát igénylő folyamat, az ehhez szükséges energiát elsődlegesen a fényenergia adja, az átalakulása folyamán termelődő ATP- (makroerg vegyületek), és NADPH- molekula formájában. A fotoszintézis a legnagyobb mennyiségű biol. anyagképző folyamat a Földön; a földi élet alapja, termékei a mai egész élővilág élelmi láncának kiindulását képezik.