# Джордж Портер о фотосинтезе: „Растения делают то, что не может химик“

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=wEB9XgURNKc
Канал: The Royal Institution
Опубликовано: 14.06.2025

---

## Фотосинтез: как природа превращает солнечный свет в энергию 🌿
[[JUMP:0:00]]

Жизнь на Земле зависит от удивительного цикла, в котором растения превращают солнечную энергию в химическую, создавая пищу и кислород для всего живого. В своих рождественских лекциях 1976 года выдающийся физикохимик и Нобелевский лауреат Джордж Портер наглядно продемонстрировал, как «маленькие фабрики» — листья растений — осуществляют этот процесс с невероятной эффективностью.

### Энергия из еды: химия внутри нас 🍰
[[JUMP:0:43]]

Питание — это, по сути, получение энергии, запасённой растениями из солнечного света. Когда мы едим (например, пирожное), наш организм извлекает энергию путём реакции углеводов с кислородом. Джордж Портер показал это наглядно, сжигая кусочек пирожного в жидком кислороде.

Важное отличие процесса в организме от горения в лабораторных условиях — это температура:

*   В пробирке реакция идет при температуре более 1000°C.
*   В организме реакция происходит при температуре тела, что возможно благодаря **биологическим катализаторам** — ферментам.

Ферменты снижают энергию активации, позволяя реакциям протекать эффективно. Один из таких ферментов — каталаза — расщепляет опасную для организма перекись водорода на воду и кислород.

### Фотосинтез: природный цикл переработки ♻️
[[JUMP:12:50]]

Фотосинтез — это обратный процесс: углекислый газ и вода под влиянием света превращаются в углеводы (крахмал) и кислород. Этот процесс поддерживает баланс в атмосфере: весь кислород на Земле проходит через цикл переработки в зеленых листьях примерно каждые 2000 лет.

Для обнаружения крахмала в листьях Джордж Портер продемонстрировал классический лабораторный тест с йодом: при контакте с крахмалом йод окрашивает ткани листа в темно-синий или черный цвет. Этим эффектом можно пользоваться для создания «научных рисунков» на листьях, проецируя на них свет через трафарет.

### Хлорофилл: молекула, которая всё меняет 🍃
[[JUMP:23:49]]

За поглощение солнечного света отвечает зеленый пигмент — **хлорофилл**. С помощью метода хроматографии Джордж Портер показал, что в листьях содержатся разные пигменты, включая каротин (желтый) и хлорофилл.

*   **Структура:** Молекула хлорофилла имеет «масляный» парафиновый хвост и специальное кольцо (порфириновое), в центре которого находится атом магния.
*   **Механизм:** Когда фотон света поглощается хлорофиллом, электрон переходит на более высокий энергетический уровень. Это возбужденное состояние длится всего около 5 миллиардов долей секунды.

С помощью лазерных технологий, позволяющих измерять процессы с точностью до пикосекунд (миллионных долей миллионной доли секунды), Джордж Портер и его коллеги доказали, что энергия передается внутри хлоропласта через механизм резонанса, подобно тому как качаются связанные маятники.

### Световой «урожай» и будущее химии 💡
[[JUMP:48:41]]

Природа изобрела способ «собирать» свет (light harvesting), где энергия от любого хлорофилла быстро переносится к специальной молекуле-ловушке. Затем с помощью «Z-схемы» происходит перенос электронов, что позволяет растению расщеплять воду и связывать углекислый газ.

В завершение лекции Джордж Портер отметил, что хотя растения делают это мастерски, люди уже учатся воспроизводить подобные химические процессы, например, при производстве «холодного света» — **хемилюминесценции**. Этот эффект был продемонстрирован аудитории с помощью раздачи светящихся палочек, которые можно использовать в практических целях, например для безопасного чтения карт в темноте.