Miközben a cukor-glükózt energiához használják, más célokkal is rendelkezik. Például a növények glükózt használnak építőelemenként keményítő előállításához a hosszú távú energiatároláshoz, cellulóz pedig szerkezetek építéséhez.
A fotoszintézishez leggyakrabban használt molekula a klorofill. A növények zöldek, mivel sejtjeik rengeteg klorofilt tartalmaznak. A klorofill elnyeli a napenergiát, amely a szén-dioxid és a víz közötti reakciót hajtja végre. A pigment zöldnek tűnik, mert abszorbeálja a fény kék és piros hullámhosszait, tükrözve a zöld színt.
A klorofill nem egyetlen pigment molekula, hanem rokon molekulák családja, amelyek hasonló szerkezetűek. Vannak más pigmentmolekulák is, amelyek abszorbeálják / tükrözik a fény különböző hullámhosszait.
A növények zöldeknek tűnnek, mert leggazdagabb pigmentük a klorofill, de néha láthatják a többi molekulát. Ősszel a levelek kevesebb klorofill termelődik télen. Ahogy a klorofilltermelés lelassul, a levelek megváltoztatják a színét. Láthatjuk más fotoszintetikus pigmentek vörös, lila és arany színét. Az algák általában a többi színt is megjelenítik.
A mitokondriumok aerob celluláris légzést végeznek, amely oxigént használ az adenozin-trifoszfát (ATP) előállításához. Egy vagy több foszfátcsoport lebontása révén a molekula energiát szabadít fel növényi és állati sejtek formájában.
A kloroplasztok klorofilt tartalmaznak, amelyet a fotoszintézisben használnak glükóz előállításához. A kloroplaszt szerkezeteket grana és stroma neveznek. Grana egy halom palacsinta hasonlít. A grana együttesen a szerkezet, amelyet tylakoidnak hívnak. A grana és a thylakoid ott vannak, ahol fényfüggő kémiai reakciók fordulnak elő (a klorofill bevonásával járó reakciók). A grana körüli folyadékot stromanak nevezik. Itt történnek a fénytől független reakciók. A fénytől független reakciókat néha "sötét reakcióknak" hívják, de ez csak azt jelenti, hogy a fényre nincs szükség. A reakciók fény jelenlétében fordulhatnak elő.
A glükóz egy egyszerű cukor, mégis nagy molekula a szén-dioxidhoz vagy a vízhez képest. Hat molekula szén-dioxidot és hat molekulát vizet vesz igénybe, hogy egy molekulát glükózt és hat molekulát oxigént készítsen. Az kiegyensúlyozott kémiai egyenlet az általános reakció:
Mind a fotoszintézis, mind a celluláris légzés eredményezi az energia felhasználására szolgáló molekulákat. A fotoszintézis azonban előállítja a cukor-glükózt, amely energiatároló molekula. A sejtes légzés veszi a cukrot, és olyan formává alakítja, amelyet mind növények, mind állatok használhatnak.
A fotoszintézishez szén-dioxid és víz szükséges cukor és oxigén előállításához. A sejtek légzése oxigént és cukrot használ fel az energia, a szén-dioxid és a víz felszabadításához.
A növények és más fotoszintetikus organizmusok mindkét reakciót végrehajtják. Nappal a legtöbb növény szén-dioxidot vesz fel és oxigént bocsát ki. Nappal és éjszaka a növények oxigént használnak fel a cukor energiájának és a szén-dioxid felszabadításához. A növényekben ezek a reakciók nem azonosak. A zöld növények sokkal több oxigént bocsátanak ki, mint amennyit használnak. Valójában felelősek a Föld lélegző légköréért.
Azokat a szervezeteket nevezzük, amelyek fényt fogyasztanak a saját ételeik elkészítéséhez szükséges energiához termelők. Ellentétben, fogyasztók lények, amelyek energiát szereznek a termelők számára. Míg a növények a legismertebb termelők, az algák, a cianobaktériumok és egyes protisták szintén fotoszintézissel termelnek cukrot.
A legtöbb ember ismeri az algákat, és néhány egysejtű organizmus fotoszintézisű, de tudtad néhány többsejtű állat, is? Egyes fogyasztók másodlagos energiaforrásként fotoszintézist végeznek. Például egy tengeri meztelencsiga faja (Elysia chlorotica) elfedi az algákból a fotoszintézisű organellák kloroplasztait, és saját sejtjeibe helyezi őket. A foltos szalamandra (Ambystoma maculatum) szimbiotikus kapcsolatban áll az algákkal, extra oxigént használva a mitokondriumok táplálására. A keleti hornet (Vespa orientalis) a xanthoperin pigmentet használja a fény elektromosá alakításához, amelyet egyfajta napelemként használ fel az éjszakai tevékenység fokozására.
Az általános reakció leírja a fotoszintézis bemenő és kimeneti eredményeit, de a növények különböző reakciókészleteket használnak ennek az eredménynek a elérésére. Az összes növény két általános útvonalat alkalmaz: fényreakciókat és sötét reakciókat (Calvin ciklus).
"Normál" vagy C3 A fotoszintézis akkor fordul elő, amikor a növényeknek sok víz áll rendelkezésre. Ez a reakciókészlet a enzim RuBP karboxiláz reagál a szén-dioxiddal. A folyamat rendkívül hatékony, mivel a világos és a sötét reakciók egyidejűleg is előfordulhatnak egy növényi sejtben.
C4 A fotoszintézis során a RuPP-karboxiláz helyett a PEP-karboxiláz enzimet használjuk. Ez az enzim akkor hasznos, ha kevés a víz, de az összes fotoszintetikus reakció nem zajlik ugyanabban a sejtben.
Cassulacean-savas anyagcserében vagy CAM fotoszintézis, a szén-dioxidot csak éjszaka veszik a növényekbe, ahol vákuumban tárolják, és a nap folyamán feldolgozzák. A CAM fotoszintézise segíti a növényeket a vízmegtakarításban, mivel a levélsztóma csak éjszaka nyitott, amikor hűvösebb és párásabb. Hátránya, hogy a növény csak a tárolt szén-dioxidból képes előállítani glükózt. Mivel kevesebb glükózt termelnek, a CAM fotoszintézist alkalmazó sivatagi növények nagyon lassan növekednek.
A növények varázslók a fotoszintézis szempontjából. Teljes szerkezetük a folyamat támogatására épül. A növény gyökereit úgy tervezték, hogy felszívja a vizet, amelyet egy speciális érrendszer szövet szállít, amelyet xilémnek neveznek, így rendelkezésre áll a fotoszintézis szárában és a levelekben. A levelek speciális pórusokat tartalmaznak, úgynevezett sztómának, amelyek szabályozzák a gázcserét és korlátozzák a vízveszteséget. A levelek viaszos bevonattal rendelkezhetnek a vízveszteség minimalizálása érdekében. Néhány növénynél tüskék vannak, amelyek elősegítik a víz kondenzációját.
A legtöbb ember tudatában van annak, hogy a fotoszintézis felszabadítja az állatok életéhez szükséges oxigént, de a egyéb fontos elem A reakció szén-rögzítése. A fotoszintetikus szervezetek eltávolítják a szén-dioxidot a levegőből. A szén-dioxid más szerves vegyületekké alakul át, támogatva az életet. Miközben az állatok kilégzik a szén-dioxidot, a fák és az algák szén-dioxid-elnyelőként működnek, és az elem nagy részét a levegőn tartják.