Фотосинтез

Нарнаас 150 сая километр замыг туулан ирэх гэрлийн энергийг ургамлын хлоропласт болон бусад фото синтезлегч организм нүүрс ус, бусад органик нэгдэл хэлбэрээр нөөцлөгдөх химийн энерги болгон хувиргадаг. Энэ үйлийг фотосинтез (Грекийн phōs (φῶς), "гэрэл", sunthesis (σύνθεσις), "нийлүүлэх" гэсэн утга бүхүй) буюу гэрлээр нийлэгжихүй хэмээнэ. Их төлөв хүчилтөрөгч нь фотосинтезийн хаягдал байдлаар ялгардаг. Бараг бүх ургамал автотрофоор хооллох агаад тэд орчноосоо ердөө ус, эрдэс, нүүрсхүчлийн хий авах шаардлагатай. Цаашилбал, ургамал бол фотоавтотроф (гэрлээр өвсөөн тэжээгч) буюу нарны гэрлийн энергийн эх үүсвэр болгож, органик бодис нийлэгжүүлдэг организм мөн. Замаг, бактери зэрэг зарим нэгэн жинхэнэ ба узуур бөөмтөн (эукарьёт ба прокарьётууд) фотосинтез явуулдаг.

Ургамалд болбоос, ногоон иш, бүрэн боловсроогүй жимс зэрэгт бүхүй ургамлын бүх ногоон хэсэгт хлоропласт бий авч, гол төлөв навчинд гэрлээр нийлэгжихүй явагдана бөлгөө. Хлоропластын хэмжээгээр навчны багана эдүүд тэргүүлнэ. Тус эрхтэнцэрт хлорофилл хэмээх ногоон өнгийн нөсөө байнам. Чухам үүний оролцоотой гэрлээн нийлэгжихүй явагдаж, ургамал өөрт хэрэгтэй шим бодисоо үйлдвэрлэх агуулна Анхны гэрлээр нийлэгжүүлэгч биеүд амьдралын үүслийн угт нүүрсхүчлийн хий бус хүхэрт устөрөгч эсвэл устөрөгч мэтийн ангижруулагч бодисыг хувиргадаг байгаад, хөгжин хувьсжээ. Үүний дараагаар хөх ногоон замгууд үүсэж, дэлхийд хүчилтөрөгчийн хувьслыг бий болгосон нь тэр. Эл замгуудгүйгээр амьдрал үгүй байх сан байнам. Одоо судлахад, дэлхий ойролцоогоор 130 тераваттыг гэрлээр нийлэгжихүйн явцад барьж авдаг. Харин 100-115 тэрбум тонн жин нүүрстөрөгчийг биологийн эргэлтэд оруулах ажээ.

Бүх гэрлээр нийлэгжүүлэгч организмууд нүүрсхүчлийн хийг ашигладаггүй. Дээр дурдсанчлан хүхэрт устөрөгч, азот мэт бодисууд байж ч болно.

Ургамал, замаг, хөх ногоон замгууд цөм гэрлээр нийлэгжихүйн үр дүнд хүчилтөрөгч ялгаруулах бөгөөд энэ үйлийн хүчилтөрөгчийн фотосинтез гэдэг. Нүүрстөрөгчийг нүүрс ус руу хувиргах явцыг нүүрстөрөгчийн бэхэжлэг(нүүрстөрөгчийн фиксац, carbon fixation) гэдэг; гэрлээр нийлэгжихүйгээр олж авсан энергээр нүүрстөрөгчийг бэхэжлэгдүүлнэ. Ташрамд хэлэх нь, энэ урвал эндотермийн ангижрах урвал болой.

Корнелис Ван Ньелийн томьёоллоор дараах байдлаар урвал явагдмуй:

${\ce {CO2 + 2H2A + photons -> [CH2O] + 2A + H2O}}$

Хүчилтөрөгчийн фотосинтезийн үед ус электрон өгөгч тул урвал дараах байдлаар бичигдмүй:

${\ce {CO2 + 2H2O + photons -> [CH2O] + O2 + H2O}}$

Гэрэл хамааралт, гэрэл үл хамааралт урвал цөм явагдаад, урвалын эхэн ба бүтээгдэхүүн бодисыг жигнэн бичвэл:

${\ce {CO2 + H2O + photons -> [CH2O] + O2}}$

Зарим бичил организмууд арсенитыг арсенат болгон хувиргана:

${\ce {CO2 + (AsO3^{3-}) + photons -> (AsO4^{2-}) + CO}}$

Гэрлээр нийлэгжихүй нь хоёр шатаас бүрдэнэ: гэрэл хамааралт урвал ба гэрэл үл хамааралт урвал эдгээр болой. Гэрэл хамааралт урвалын буюу гэрлийн урвалын дүнд нарнаас ирсэн гэрлийн энергийг цуглуулан, энерги нөөцлөгч ГФА ба НАДФН бодис руу хувиргана. Харин гэрэл үл хамааралт урвалын буюу гэрэлгүй урвалын явцад үүссэн ГФА НАДФН-ийг ашиглаж нүүрсхүчлийн хийг ангижруулмуй.

Ихэнх хүчилтөрөгчийн фотосинтезтэй организмуудад нил улаан гэрэл чухал боловч, үзэгдэх гэрлийг гэрлийг урвалдаа ашиглачихдаг байна.