Освещение для растений: по каким параметрам выбрать лампу

Фотосинтез

Из углекислого газа и воды в зеленых листьях на свету образуются органические вещества, то есть протекает процесс фотосинтеза.

Впервые процесс фотосинтеза был открыт английским химиком Джозефом Пристли в 1771 году.

В дальнейшем исследованию этого сложного явления, происходящего в листьях, посвятил свою жизнь русский ученый К.А.Тимирязев. Он изучал важнейшую роль хлорофилла, а также солнечного света при формировании органических веществ.

Фотосинтез очень сложный и многоступенчатый процесс, который происходит в зеленых частях растений. Зеленый цвет придает хлорофилл, в котором и осуществляется протекание фотосинтеза.

Можно выделить две фазы фотосинтеза:

1. Световая фаза фотосинтеза, как видно из названия, осуществляется в светлое время.Энергия солнца достигает молекулы хлорофилла, и она активизируется, воздействуя на воду. Происходит распад молекулы воды и образование кислорода, который выделяется в воздушное пространство. В этой же фазе образуется энергия, нужная для последующего протекания фотосинтеза в растении.
2. Темновая фаза очень сложна и может протекать без участия света, однако он участвует в ее регуляции. Веществами, обеспечивающим протекание фотосинтеза в клетках растений является углекислый газ, а также вода.Они принимают участие в различных химических реакциях, способствующих образованию крахмала.

Для нормального протекания процесса фотосинтеза необходимы определенные условия.

1. Важным условием протекания фотосинтеза является достаточный объем солнечного света. Рассмотрим это на примере опыта. Поместим какое-либо комнатное растение в темноту и продержим дня два, затем вынем его. Часть листа закроем от света двумя пластинками так, чтобы к этому месту свет не проникал. Затем выставим растение на освещенное место. В конце дня срежем лист, снимем с него пластину. Положим лист в спиртовой раствор и прокипятим. Горячий спиртовой раствор способствует растворению хлорофилла, лист становится бесцветным. Зальем бесцветный лист йодом. Освещенная частичка листа приобретает синий цвет – здесь есть крахмал. Закрытая часть останется желтой — крахмала в ней нет.

Из опыта видно, что все реакции фотосинтеза протекают при наличии одного из основных условий – света.

2. Немаловажным условием фотосинтеза является присутствие углекислого газа. Рассмотрим опыт для демонстрации этого условия фотосинтеза.

Растение поместим на свет, прикроем прозрачным колоколом. Вместе с ним поставим сосуд со щелочью — она будет вбирать из воздуха углекислый газ. Со временем внутри колокола снижается количество углекислого газа. К концу дня срежем один лист, обесцветим его спиртовым раствором, а потом обольем йодом. Лист останется желтым.

После проведения опыта становится, очевидно, что без углекислого газа в клетках зеленых листьев крахмал не образуется даже на свету, значит, фотосинтез не протекает.

Подведя итог можно сказать, что основными условиями процесса фотосинтеза являются наличие зеленых листьев, света и углекислого газа. Только в этом случае растительный организм будет формировать органические вещества, необходимые для построения его тела, на образование клеток. Большая часть таких веществ еще и откладывается в запас, к примеру, в семенах, плодах и других органах.

К слову сказать, фотосинтез считается управляемым процессом. Его интенсивность повышается при улучшении освещенности растений, достаточном снабжении их водой и минеральными элементами, поддерживание в теплицах и парниках нужной температуры, а также достаточной концентрации углекислого газа в воздухе. 

Где происходит фотосинтез?

Фотосинтез происходит внутри растительных клеток, в мелких пластидах, называемых хлоропластами. Хлоропласты (в основном встречающиеся в слое мезофилла) содержат зеленое вещество, называемое хлорофиллом. Ниже приведены другие части клетки, которые работают с хлоропластом, чтобы осуществить фотосинтез.

Функции частей растительной клетки

• Клеточная стенка: обеспечивает структурную и механическую поддержку, защищает клетки от патогенов, фиксирует и определяет форму клетки, контролирует скорость и направление роста, а также придает форму растениям.
• Цитоплазма: обеспечивает платформу для большинства химических процессов, контролируемых ферментами.
• Мембрана: действует как барьер, контролируя движение веществ в клетку и из нее.
• Хлоропласты: как было описано выше, они содержат хлорофилл, зеленое вещество, которое поглощает световую энергию в процессе фотосинтеза.
• Вакуоль: полость внутри клеточной цитоплазмы, которая накапливает воду.
• Клеточное ядро: содержит генетическую марку (ДНК), которая контролирует деятельность клетки.

Хлорофилл поглощает световую энергию, необходимую для фотосинтеза

Важно отметить, что поглощаются не все цветовые длины волны света. Растения в основном поглощают красную и синюю волны — они не поглощают свет в зеленом диапазоне

Световая фаза фотосинтеза

В световой фазе фотосинтеза происходит синтез АТФ и НАДФ·H₂ за счет лучистой энергии. Это происходит на тилакоидах хлоропластов, где пигменты и ферменты образуют сложные комплексы для функционирования электрохимических цепей, по которым передаются электроны и отчасти протоны водорода.

Электроны в конечном итоге оказываются у кофермента НАДФ, который, заряжаясь отрицательно, притягивает к себе часть протонов и превращается в НАДФ·H₂. Также накопление протонов по одну сторону тилакоидной мембраны и электронов по другую создает электрохимический градиент, потенциал которого используется ферментом АТФ-синтетазой для синтеза АТФ из АДФ и фосфорной кислоты.

Главными пигментами фотосинтеза являются различные хлорофиллы. Их молекулы улавливают излучение определенных, отчасти разных спектров света. При этом некоторые электроны молекул хлорофилла переходят на более высокий энергетический уровень. Это неустойчивое состояние, и по-идее электроны путем того же излучения должны отдать в пространство полученную из вне энергию и вернуться на прежний уровень. Однако в фотосинтезирующих клетках возбужденные электроны захватываются акцепторами и с постепенным уменьшением своей энергии передаются по цепи переносчиков.

На мембранах тилакоидов существуют два типа фотосистем, испускающих электроны при действия света. Фотосистемы представляют собой сложный комплекс большей частью хлорофильных пигментов с реакционным центром, от которого и отрываются электроны. В фотосистеме солнечный свет ловит множество молекул, но вся энергия собирается в реакционном центре.

Электроны фотосистемы I, пройдя по цепи переносчиков, восстанавливают НАДФ.

Энергия электронов, оторвавшихся от фотосистемы II, используется для синтеза АТФ. А сами электроны фотосистемы II заполняют электронные дырки фотосистемы I.

Дырки второй фотосистемы заполняются электронами, образующимися в результате фотолиза воды. Фотолиз также происходит при участии света и заключается в разложении H₂O на протоны, электроны и кислород. Именно в результате фотолиза воды образуется свободный кислород. Протоны участвуют в создании электрохимического градиента и восстановлении НАДФ. Электроны получает хлорофилл фотосистемы II.

Примерное суммарное уравнение световой фазы фотосинтеза:

H₂O + НАДФ + 2АДФ + 2Ф → ½O₂ + НАДФ · H₂ + 2АТФ

Циклический транспорт электронов

Выше описана так называемый нецикличная световая фаза фотосинтеза. Есть еще циклический транспорт электронов, когда восстановления НАДФ не происходит. При этом электроны от фотосистемы I уходят на цепь переносчиков, где идет синтез АТФ. То есть эта электрон-транспортная цепь получает электроны из фотосистемы I, а не II. Первая фотосистема как бы реализует цикл: в нее возвращаются ей же испускаемые электроны. По дороге они тратят часть своей энергии на синтез АТФ.

Фотофосфорилирование и окислительное фосфорилирование

Световую фазу фотосинтеза можно сравнить с этапом клеточного дыхания — окислительным фосфорилированием, которое протекает на кристах митохондрий. Там тоже происходит синтез АТФ за счет передачи электронов и протонов по цепи переносчиков. Однако в случае фотосинтеза энергия запасается в АТФ не для нужд клетки, а в основном для потребностей темновой фазы фотосинтеза. И если при дыхании первоначальным источником энергии служат органические вещества, то при фотосинтезе – солнечный свет. Синтез АТФ при фотосинтезе называется фотофосфорилированием, а не окислительным фосфорилированием.

Искусственное освещение: когда без него не обойтись

Чтобы установка досветки не стала неоправданной тратой семейного бюджета, полезно выяснить, когда она действительно необходима. Растениям не обойтись без дополнительного освещения в следующих случаях:

• Если в данной местности количество пасмурных дней преобладает над количеством солнечных.
• Если цветы содержатся на подоконнике, но из-за неудачного расположения (северная сторона) прямой солнечный свет задерживается менее чем на 3,5 часа.
• В осенне-зимний период в регионах с укороченным световым днём (вся средняя полоса России и более северные территории), если температура содержания превышает 22°C.

Для нежных суккулентовИсточник minifermer.ru

Искусственное освещение принесёт пользу, если будет соответствовать следующим критериям:

• Будет качественным. Солнечный свет складывается из волн разной длины. Они образуют полный спектр, распределяясь от коротких ультрафиолетовых, до длинных инфракрасных. Искусственное освещение должно максимально соответствовать солнечному. Задача усложняется тем, что в разные периоды жизни цветам полезны волны разной длины (из разных участков спектра).
• Будет иметь нужную продолжительность. Для разных видов благоприятная длина светового дня отличается, и это надо учитывать при выборе режима освещения. Некоторые цветы способны к цветению только, если находятся на свету по 12-14 часов в сутки; другим достаточно 8-10 часов.
• Будет иметь нужную интенсивность. Потребность в свете у разных видов отличается, и колеблется от 10 тыс. люкс (яркий) до 3 тыс. (слабый) свет.
• Будет иметь периодичность. В природе все циклично, поэтому для домашних растений важны не только параметры света, но и периодичность его появления.

Подходящие условия вдали от окнаИсточник pinimg.com

Изучение влияния солнечной радиации на растения

Солнечная радиация играет ключевую роль в жизни всех растений на Земле. Фотосинтез, процесс, при котором растения преобразуют солнечную энергию в органические вещества, является основным источником питания для большинства растительных организмов

Изучение влияния солнечной радиации на растения важно для понимания и оптимизации процесса фотосинтеза

Солнечная радиация содержит различные типы излучений, включая видимый свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Видимый свет с длиной волн от 400 до 700 нм является основным источником энергии для фотосинтеза. Зеленый пигмент хлорофилл в растениях поглощает энергию видимого света и использует ее для преобразования углекислого газа и воды в глюкозу и кислород.

Однако, солнечная радиация не всегда положительно влияет на растения. Избыточное или недостаточное количество солнечного света может негативно сказаться на росте и развитии растений. Высокая интенсивность света, особенно ультрафиолетового излучения, может повредить структуры хлорофилла и ДНК растений, вызывая стресс и повреждения клеток. Это может привести к ослаблению фотосинтетической активности, ухудшению питательного обмена и даже гибели растения.

С другой стороны, недостаточное количество солнечной радиации также может негативно сказаться на растениях. Недостаток солнечного света может привести к ослаблению фотосинтеза и роста растений, а также к искажению их морфологии. Например, растения, выращенные в условиях недостатка света, часто имеют тонкие и вытянутые стебли и листья, что делает их более уязвимыми для механического повреждения и болезней.

Изучение влияния солнечной радиации на растения включает исследование различных аспектов фотосинтеза, таких как физиологические исследования, измерение интенсивности света, составление спектра солнечной радиации и многое другое. Эти исследования помогают ученым лучше понять процессы, связанные с фотосинтезом, и разработать новые методы оптимизации растительного роста под воздействием солнечной радиации.

В целом, изучение влияния солнечной радиации на растения является важной научной дисциплиной, которая помогает улучшить знания в области растениеводства, разработать новые методы выращивания растений и оптимизировать процессы фотосинтеза для повышения эффективности использования солнечной энергии

КПД, безопасность и расход энергии

В первую очередь, рядовой обыватель обращает внимание на уровень потребления электроэнергии. Чем больше у вас будет растений, тем больше потребуется светильников и лампочек для них

Неохота платить за электричество больше стоимости урожая

Поэтому при покупке светильников, большое внимание уделяют такому параметру как КПД лампочки

Всем известные лампочки-груши с нитью накаливания, в процессе работы очень сильно нагреваются. Связано это с тем, что в них большая часть эл.энергии преобразуется не в свет, а в бесполезное тепло.

Поэтому постепенно от них начали отказываться и стали переходить на энергосберегающие лампы. Их КПД примерно в 4 раза выше, чем у обычных.

Однако по факту, мы получили те же самые люминесцентные лампы, хоть и меньшего размера, но содержащие ртуть. Если такая лампочка разобьется, вам придется срочно принять меры безопасности и провести так называемую демеркуризацию всего помещения.

Не только сама ртуть, но и ее пары ядовиты для человека. И даже в сверхмалых концентрациях могут вызвать тяжелые последствия.

Поэтому впоследствии им на замену пришли более безопасные светодиодные источники света. А специально для растений были разработаны фитолампы.

У светодиодов также высокий КПД и минимальный нагрев. А самое главное, они по-прежнему совершенствуются и улучшают свои характеристики год от года.

Влияние интенсивности света

Фотосинтез возможен при различной интенсивности света. Он не прекращается во время летних белых ночей на севере, идёт при свете зари. При увеличении интенсивности света возрастает и интенсивность фотосинтеза, которая выражается количеством связываемого СО₂.

Однако при определённых значениях интенсивности света наступает световое насыщение фотосинтеза и его интенсивность не растёт.

При значениях, превышающих показатели светового насыщения, фотосинтетический аппарат может разрушаться вследствие действия фотоокисления и остановки процессов катализации.

Что мы узнали?

Мы постарались рассказать кратко и понятно про световую фазу фотосинтеза. Её основными процессами являются: световое разложение воды с выделением О₂ и переносом водорода на НАДФ, запасание энергии света в химических связях молекул АТФ. Веществом, воспринимающим световую энергию и включающим фотосинтетические реакции, является хлорофилл, расположенный на мембранах тилакоидов.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

Преимущества Светодиодный свет для растений

По сравнению с другими источниками света, LED имеет преимущества высокой безопасности и надежности., маленький размер, легкий, долгая жизнь, низкое потребление энергии, и высокая светоотдача. более того, длина световой волны, излучаемой светодиодами, в основном находится в диапазоне 400-700 нм., который подходит для фотосинтеза растений. Благодаря этим преимуществам, Светодиод особенно подходит для выращивания в помещении или в теплице и широко используется в культуре тканей растений., защищенное садоводство, заводская рассада, и аэрокосмическая система экологической защиты, что является важным исследовательским направлением развития современного сельского хозяйства..

Возможно, вам также будет интересно

В последние годы наблюдается стремительное развитие оптоэлектроники. Прежде всего, это проявляется в революционном совершенствовании светодиодов — твердотельных полупроводниковых источников света. Еще 15–20 лет назад большинству людей диоды, излучающие свет, были известны как устройства индикации. Но в лабораториях ведущих научных центров разрабатывались новые технологии производства полупроводников, которые позволили в настоящее время преобразить мир искусственного освещения, предоставив

Введение При использовании светодиодных светильников одной из важнейших является задача отвода тепла . Чаще всего эта проблема решается путем уменьшения теплового сопротивления устройства, которое обратно пропорционально площади тепловыделяющей поверхности. В данной статье приводится расчет площади радиатора светодиодного светильника, в котором он имеет сложную форму с ответвлениями, перпендикулярными и параллельными теплоотводящей подложке. Примеры таких светильников

Компания Holtek Semiconductor Inc. (Тайвань) специализируется на проектировании и производстве изделий современной микроэлектроники с широким спектром их применения в системах телекоммуникации, телефонии, дистанционного управления, в компьютерных приложениях и в изделиях общего и бытового назначения. Основная продукция компании — это RISC-микроконтроллеры для встраиваемых применений, микросхемы памяти, драйверы управления дисплеями, а также заказные микросхемы специального назначения ASIC, предназначенные для средств связи. В статье представлена новая микросхема компании, предназначенная для построения драйверов питания светодиодов, рассматриваются ее характеристики и возможности.

Что такое фотосинтез

Термин имеет древнегреческие корни: «фото» — это свет, а «синтез» — это соединение.

Фотосинтез можно кратко описать как процесс, в ходе которого органическое вещество образуется из неорганических веществ.

Наиболее важными результатами фотосинтеза у растений являются:

• поглощение двуокиси углерода (CO2) из воздуха;
• выделение кислорода (O2) в атмосферу — его источником является вода (H2O), от которой отрываются атомы водорода;
• производство собственных питательных веществ (в основном глюкозы), хранящихся в клетках растений.

У фотосинтезирующих бактерий фотосинтез протекает несколько иначе: генератором кислорода является не вода, а сероводород (H2S). Однако суть явления не меняет ничего из следующего: в его основе лежит процесс, который характеризуется передачей электронов от поставщика молекулы (донора) к принимающей структуре (акцепторам).

Косвенное воздействие растительного света на растения

Свет как энергия. Свет — основа фотосинтеза, что влияет на формирование ассимиляции, активация ферментов, устьичное отверстие, и так далее. Недостаток света повлияет на фотосинтетические способности, тем самым ограничивая ассимиляцию углерода, и, в конечном итоге, влияя на формирование продуктов фотосинтеза растений. Рост растений неотделим от света, вода, температура, газ, и другие факторы окружающей среды. Многие из этих факторов могут регулировать тенденцию роста растений., и свет не исключение. Свет может не только подавать различные сигналы окружающей среды для развития и роста растений, но также обеспечивать энергией фотосинтез растений.. Световая энергия влияет на все стадии роста и развития растений..

Свет — источник энергии фотосинтеза. Весь фотосинтез можно разделить на два класса.: светлая реакция и темная реакция. В стадии световой реакции, растения используют световую энергию для производства АТФ и НАДФН; На темной сцене, хлоропласты ассимилируют CO2 для синтеза углеводов с использованием НАДФН и АТФ, образующихся в результате световой реакции. Фотосинтез — это фотохимическая реакция. В определенном диапазоне интенсивности света, скорость фотосинтеза увеличивается с увеличением интенсивности света. Когда интенсивность света превышает или падает ниже определенного критического значения (точка светонасыщения и точка компенсации), интенсивность фотосинтеза не увеличивается. Чем выше интенсивность света, чем выше скорость фотосинтеза. Развитие светорегуляции включает практически весь этап развития растений., включая прорастание семян, развитие листьев и корней, разветвление, цветение, и плодоношение.

Световая фаза фотосинтеза

Чтобы лучше понять, что происходит во время фотосинтеза, разберём фазы фотосинтеза. Световая фаза фотосинтеза включает в себя фотохимические и фотофизические процессы, и может быть поделена на три этапа:

1. Фаза поглощения — энергия света улавливается при помощи светособирающих комплексов, переходит в энергию электронного возбуждения пигментов, передаётся в реакционный центр фотосистем I и II. 
2. Фаза реакционных центров — энергия электронного возбуждения пигментов светособирающих комплексов используется для активации реакционных центров фотосистем. В реакционном центре электрон от возбуждённого хлорофилла передаётся другим компонентам электрон-транспортной цепи, пигмент после отдачи электрона переходит в окисленное состояние и становится способным, в свою очередь, отнимать электроны у других веществ. Именно в этом процессе происходит преобразование физической формы энергии в химическую.
3. Фаза электрон-транспортной цепи — электроны переносятся по цепи переносчиков, образуются АТФ, НАДФН, O2. Необходимо, чтобы каждый переносчик электрон-транспортной цепи поочерёдно восстанавливался и окислялся, обеспечивая таким образом перенос энергии электронов. Любой этап переноса электрона сопровождается высвобождением или поглощением энергии. Часть энергии теряется. На некоторых участках электрон-транспортной цепи перенос электрона сопряжён с переносом протона.

Для того чтобы понять, что происходит во время фазы фотосинтеза, рассмотрим эти процессы подробнее. Кванты света улавливаются светособирающими комплексами фотосистемы I — молекула хлорофилла в составе светособирающего комплекса переходит в возбуждённое состояние, и энергия передаётся в реакционный центр фотосистемы I. Происходит возбуждение молекул хлорофилла фотосистемы I,   отщепляется электрон. Пройдя по цепочке внутренних компонентов фотосистемы I и внешних переносчиков, электрон в конце концов попадает к НАДФ+ — образуется восстановитель НАДФН. Получается, что хлорофилл фотосистемы I отдал электрон и приобрёл положительный заряд, и для дальнейшего функционирования необходимо восстановить нейтральность молекулы, получить электрон, чтобы закрыть «дырку». Этот электрон приходит от фотосистемы II.

На светособирающие комплексы фотосистемы II попадают кванты света — происходит возбуждение молекулы хлорофилла фотосистемы II, молекула хлорофилла отдаёт электрон и переходит в окисленное состояние. Нехватку электрона хлорофилл восполняет благодаря фотолизу воды, при этом образуется протоны H+, а также важный побочный продукт фотосинтеза — кислород. По цепи переносчиков электрон от хлорофилла фотосистемы II попадает к хлорофиллу реакционного центра фотосистемы I и восстанавливает его. Теперь этот хлорофилл может снова поглощать энергию кванта света и отдавать электрон в электрон-транспортную цепь.

Протоны, попадающие во внутритилакоидное пространство, используются для синтеза АТФ. С помощью фермента АТФ-синтазы за счёт градиента протонов образуется АТФ из АДФ и фосфата. Под градиентом понимают неравномерное распределение: во внутритилакоидном пространстве H+ больше, в строме — меньше. Поэтому частицы стремятся проникнуть в строму, переходят в неё через АТФ-синтазу, а в процессе пути сквозь белковый комплекс отдают ему часть энергии, которая и используется для синтеза АТФ. 

Коэффициенты пересчета

В технической литературе достаточно легко найти графические представления спектрального распределения энергии источника света, но значительно труднее найти эту информацию в табличной форме, подходящей для указанных выше расчетов. К счастью, эта информация опубликована в стандарте CIE 15: 4 «Колориметрия» . Он не включает в себя светодиоды с излучением «белый свет», но эта информация может быть получена путем оцифровки данных из каталогов производителей (например, из ).

Учитывая такую информацию, можно рассчитать коэффициенты для пересчета килолюксов в PPFD для большинства источников света.

Таблица 1. Коэффициенты пересчета освещенности (килолюкс) в PPFD (мкмоль/с/м2)

Источник света	Коэффициенты пересчета
CIE A (лампа накаливания, 2856 K)	17,0
CIE 5000K дневной свет (D50)	28,5
CIE 5500K дневной свет (D55)	28,0
CIE 6500K дневной свет (D65)	25,2
CIE 7500K дневной свет (D75)	22,8
CIE HP1 (стандартная натриевая лампа высокого давления, 1959 K)	3,9
CIE HP2 (натриевая лампа высокого давления расширенным спектром, 2506 K)	13,0
CIE HP3 (металлогалогенная, 3144 K)	9,2
CIE HP4 (металлогалогенная, 4002 K)	9,0
CIE HP5 (металлогалогенная, 4039 K)	13,9
2700 K белый светодиод	16,9
3000 K белый светодиод	18,2
3500 K белый светодиод	17,4
4000 K белый светодиод	17,7
5000 K белый светодиод	14,6

Таблица 1 не включает в себя такие коммерческие продукты, как Sylvania SHP-TS Grolux (с цветовой температурой 2050 K), потому что компания Sylvania, как и большинство других производителей ламп, не публикует характеристики в части SPD для своих ламп в табличной форме. Но имеется возможность оцифровать графическое представление белых светодиодов, потому что полоса синих светодиодов накачки равна, по крайней мере, 15 нм. А вот оцифровать опубликованные данные по SPD для натриевых ламп высокого давления и металлогалогенных ламп невозможно. Это связано с тем, что их разрешение по длине волны неизвестно. Субнанометровая ширина линии излучения, например, может варьироваться в сторону увеличения до пяти раз, в зависимости от биннинга (разбраковки), который может быть равен 1 или 5 нм.

Темновая фаза фотосинтеза

Что образуется при фотосинтезе в темновую фазу? В строме хлоропластов с помощью энергии АТФ и восстановителя НАДФН, полученных в световую фазу, образуются простые сахара, из которых в ходе других процессов образуется крахмал. Ферментативные процессы не нуждаются в наличии света. Важнейший процесс, происходящий в темновую фазу фотосинтеза, — фиксация углекислого газа воздуха. Синтез и превращения сахаров в хлоропластах имеют циклический характер и носят название цикл Кальвина.

В нём можно выделить три этапа:

1. Фаза карбоксилирования (введение CO2 в цикл).
2. Фаза восстановления (используются АТФ и НАДФН, полученные в световую фазу).
3. Фаза регенерации (превращения сахаров).

В строме хлоропластов находится производное простого пятиуглеродного сахара рибозы. С помощью особого фермента (Рубиско) к производному рибозы присоединяется CO2 (реакция карбоксилирования) — образуется неустойчивое шестиуглеродное соединение, которое быстро распадается на две трехуглеродные молекулы. Дальше, с затратой АТФ и НАДФН, полученных в ходе световых процессов, трехуглеродное соединение модифицируется — образуется восстановленное соединение с атомом фосфора и альдегидной группой в составе. Теперь перед клеткой стоит проблема: необходимо получить шестиуглеродное соединение — глюкозу для синтеза крахмала, а также пятиуглеродное — производное рибозы для того, чтобы эти процессы могли начаться заново. Для решения этих проблем в фазу регенерации из полученных ранее трехуглеродных соединений под действием ферментов образуются четырёх-, пяти-, шести- и семиуглеродные сахара. Из шестиуглеродной молекулы образуется глюкоза, из которой синтезируется крахмал. Из пятиуглеродной молекулы образуется производное рибозы и цикл замыкается. Остальные сахара также используются клеткой в других биохимических процессах.

Отдельно стоит сказать про крайне важный фермент первой фазы цикла Кальвина — рибулозо-1,5-дифосфаткарбоксилазу (Рубиско). Это сложный фермент, состоящий из 16 субъединиц, с молекулярной массой в 8 раз больше, чем у гемоглобина. Является одним из важнейших ферментов в природе, поскольку играет центральную роль в основном механизме поступления неорганического углерода (из CO2) в биологический круговорот. Содержание Рубиско в листьях растений очень велико, он считается самым распространённым ферментом на Земле.