Свет — электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380−400 нм, а в качестве длинноволновой границы — участок 760−780 нм.
Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение) — электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400 нм (7,5⋅1014—3⋅1016 Гц). Термин происходит от лат. ultra — сверх, за пределами и фиолетовый (violet). В разговорной речи может использоваться также наименование «ультрафиолет».
Фотоси́нтез — сложный химический процесс преобразования энергии видимого света в энергию химических связей органических веществ при участии фотосинтетических пигментов.
Фотохи́мия — раздел физической химии и химии высоких энергий — изучает превращения химических веществ, протекающие под действием электромагнитного излучения в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.
Ви́димое излуче́ние — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Чувствительность человеческого глаза к электромагнитному излучению зависит от длины волны (частоты) излучения, при этом максимум чувствительности приходится на 555 нм, в зелёной части спектра. Поскольку при удалении от точки максимума чувствительность спадает до нуля постепенно, указать точные границы спектрального диапазона видимого излучения невозможно. Обычно в качестве коротковолновой границы принимают участок 380—400 нм, а в качестве длинноволновой — 760—780 нм. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым излучением, или светом.
Тилакоиды — ограниченные мембраной компартменты внутри хлоропластов и цианобактерий. В тилакоидах происходят светозависимые реакции фотосинтеза. Слово «тилакоид» происходит от греческого слова θύλακος, означающего «мешочек». Тилакоиды состоят из мембраны, окружающей просвет тилакоида. Тилакоиды хлоропластов часто имеют структуру, напоминающую стопку дисков. Эти стопки называют гранами. Граны соединены межграновыми или строматическими тилакоидами (ламеллами) в единое функциональное пространство.
Дневно́е зре́ние — механизм восприятия света зрительной системой человека, действующий в условиях относительно высокой освещённости. Осуществляется с помощью колбочек при яркости фона, превышающей 10 кд/м2, что соответствует дневным условиям освещения. Палочки в этих условиях не функционируют. Синонимы: фотопическое и колбочковое зрение.
Фикобилисо́мы — светособирающие органеллы для фотосистемы II у цианобактерий, красных водорослей и глаукофитов. Стандартные фикобилисомы отсутствуют у криптофитовых и тех представителей прохлорофитовых, у которых имеются фикобилипротеины. У криптофитовых фикобилипротеины находятся во внутритилакоидном пространстве.
Фикоэритри́н — дополнительный красный фотосинтетический пигмент, обнаруженный у цианобактерий и красных водорослей. Фикоэритрин, как и все фикобилипротеины состоит из белковой части, построенной из α- и β- частиц, организованных в виде шестиугольника и ковалентно связанной с хромофорами, называемыми фикобилинами. Фикоэритрины способны связываться с наибольшим количеством фикобилинов.
Хлорофи́лл a — особая форма хлорофилла, используемая для оксигенного фотосинтеза. Сильнее всего поглощает свет в фиолетово-голубой и оранжево-красной части спектра. Этот пигмент жизненно необходим для фотосинтеза в клетках эукариот, цианобактерий и прохлорофитов из-за своей способности отдавать возбуждённые электроны в электрон-транспортную цепь. Хлорофилл a также является частью антенного комплекса и передаёт резонансную энергию, которая затем поступает в реакционный центр, где расположены специальные хлорофиллы P680 и P700.
Светособирающие комплексы — пигмент-белковые комплексы фотосинтезирующих организмов, локализованные в фотосинтетических мембранах и выполняющие функцию первичного поглощения квантов света с последующей миграцией энергии возбуждения к реакционным центрам фотосистем. Также они обеспечивают тонкую настройку фотосинтетического аппарата и участвуют в его защите от фотоповреждений.
Фотосисте́ма I, или пластоциани́н-ферредокси́н-оксидоредукта́за — второй функциональный комплекс электрон-транспортной цепи (ЭТЦ) хлоропластов. Он принимает электрон от пластоцианина и, поглощая световую энергию, формирует сильный восстановитель П700, способный через цепь переносчиков электронов осуществить восстановление НАДФ+. Таким образом, при участии ФСI синтезируется источник электронов (НАДФН) для последующих реакций восстановления углерода в хлоропластах в цикле Кальвина. Кроме того, ФСI может осуществлять циклический транспорт электронов, сопряжённый с синтезом АТФ, обеспечивая дополнительный синтез АТФ в хлоропластах.
Реакционный центр — комплекс белков, пигментов и других кофакторов, взаимодействие которых обеспечивает реакцию превращения энергии света в химическую при фотосинтезе. Реакционный центр получает энергию или через непосредственное возбуждение одной из своих молекул или через перенос энергии от светособирающих комплексов, что даёт начало цепочке химических реакций, происходящей на связанных белками кофакторах. Эти кофакторы — светопоглощающие молекулы такие как хлорофилл, феофитин и хиноны. Энергия фотона используется для поднятия электрона на более высокий энергетический уровень. Запасённая таким образом свободная энергия идёт на восстановление цепочки акцепторов электрона с более высоким редокс-потенциалом.
Фотосисте́ма II (втора́я фотосисте́ма, фотосисте́ма два, ФСII), или H2O-пластохиноноксидоредуктаза — первый функциональный комплекс электрон-транспортной цепи (ЭТЦ) хлоропластов. Он расположен в мембранах тилакоидов всех растений, водорослей и цианобактерий. Поглощая энергию света в ходе первичных фотохимических реакций, он формирует сильный окислитель — димер хлорофилла a (П680+), который через цепь окислительно-восстановительных реакций способен вызвать окисление воды.
Красный край, или красный барьер фотосинтеза — резкое усиление отражения зелёной растительности в ближнем инфракрасном излучении. Хлорофилл поглощает большую часть света в видимой области, однако, после 680 нм наблюдается резкое падение поглощения. Это происходит из-за резкого усиления отражения в ближней инфракрасной области. При этом вклад отражения (альбедо) возрастает с 5 % до 50 % в диапазоне от 680 до 730 нм.
Роберт Эмерсон — американский учёный, пионер в исследовании фотосинтеза. Первым показал, что растения имеют два фотосинтетических реакционных центра.
Вспомогательные пигменты — светопоглощающие соединения фотосинтезирующих организмов, которые работают в сочетании с хлорофиллом а, выполняя светособирающую или светозащитную функции. К ним относятся различные формы хлорофилла, например хлорофилл b в зеленых водорослях и светособирающих антеннах высших растений или хлорофиллы с или d у других водорослей. Кроме того есть много других вспомогательных пигментов таких как каротиноиды или фикобилипротеины, которые также поглощают свет и передают его энергию на главный пигмент фотосистемы. Некоторые из этих вспомогательных пигментов, в частности каротиноиды, служат для поглощения и рассеивания избыточной энергии света и являются антиоксидантами.
Фотосинтетически активная радиация, или, сокращённо, ФАР — часть доходящей до биоценозов солнечной радиации в диапазоне от 400 до 700 нм, используемая растениями для фотосинтеза. Этот участок спектра более или менее соответствует области видимого излучения. Фотоны с более короткой длиной волны несут слишком много энергии, поэтому могут повредить клетки, но они по большей части отфильтровываются озоновым слоем в стратосфере. Кванты с большими длинами волн несут недостаточно энергии и поэтому не используются для фотосинтеза большинством организмов.
Эффективность фотосинтеза — доля световой энергии, преобразуемая организмами в химическую в процессе фотосинтеза. Фотосинтез можно упрощённо описать с помощью химической реакции
- 6Н2О + 6CO2 + энергия → C6H12O6 + 6О2
П680 (P680, пигмент 680) или первичный донор фотосистемы II — димер из двух молекул хлорофилла а, П1 и П2, которые также называют специальной парой. Вместе две эти молекулы образуют экситонный димер, то есть они функционально представляют собой единую систему и при возбуждении ведут себя как одна молекула. Максимум поглощения энергии света такой специальной пары приходится на длину волны λ = 680 нм. Первичный донор возбуждается, поглощая фотоны с подходящей длиной волны или через перенос энергии возбуждения от других хлорофиллов фотосистемы II. П680 поглощает квант света и переходит в фотовозбуждённое состояние, в результате чего один из его электронов переходит на более высокий энергетический уровень — с основного подуровня S0 на первый синглетный подуровень S1. Этот электрон отрывается от специальной пары и захватывается первичным акцептором электрона, феофитином, который расположен внутри фотосистемы II рядом с П680. Процесс отщепления электрона от специальной пары и переходе его на феофитин с образованием радикальной пары носит название разделения зарядов. Окисленный П680+ восстанавливается, захватывая электрон от водоокисляющего комплекса фотосистемы II.
