В процессе фотосинтеза различают световую и темновую фазы. При освещении растений энергия света преобразуется в энергию химических связей АТФ и НАДФ*Н. Энергия этих соединений легко освобождается и используется внутри клетки растения для разных целей, в первую очередь для синтеза глюкозы и иных органических соединений. Без освещения солнечным или искусственным светом, в спектре которого есть красные и синие лучи, синтез АТФ и НАДФ*Н в клетке растения не происходит. Поэтому такую начальную стадию фотосинтеза называют световой фазой.
Однако, когда в растительной клетке уже накопились АТФ и НАДФ*Н, синтез глюкозы может происходить и в темноте, без участия света. Для этих биохимических реакций освещение не нужно, поскольку они уже обеспечены энергией света, запасенной в биологических «аккумуляторах» . Эту стадию фотосинтеза называют темновой фазой.
Все реакции фотосинтеза происходят в хлоропластах - утолщенных овальных или круглых образованиях, расположенных в цитоплазме растительной клетки (кратко о хлоропластах уже говорилось в § [Узел не найден]) . В каждой клетке находится 40-50 хлоропластов. Хлоропласты ограничены снаружи двойной мембраной, а внутри их размещаются тонкие плоские мешочки - тилакоиды, также ограниченные мембранами. В тилакоидах находятся хлорофилл, переносчики электронов и все ферменты, участвующие в световой фазе фотосинтеза, а также АДФ, АТФ, НАДФ+ и НАДФ*Н. Десятки тилакоидов плотно уложены в стопки, которые называют гранами. Во внутреннем пространстве между гранами - в строме хлоропластов - размещаются ферменты, участвующие в восстановлении СО2 до глюкозы за счет энергии продуктов световой фазы фотосинтеза - АТФ и НАДФ*Н. Следовательно, в строме происходят реакции темновой фазы фотосинтеза, тесно связанные со световой фазой, которая развертывается в тилакоидах. Световая и темновая фазы фотосинтеза схематически изображены на рисунке 18.
Хлоропласты имеют свой собственный генетический аппарат - молекулы ДНК и автономно воспроизводятся внутри клеток. Полагают, что более 1,5 млрд лет назад они были свободными микроорганизмами, которые стали симбионтами клеток растений