Podczas gdy glukoza cukrowa jest wykorzystywana do energii, ma ona również inne cele. Na przykład rośliny wykorzystują glukozę jako budulec do budowy skrobi do długoterminowego magazynowania energii, a celulozę do budowy struktur.
Najczęstszą cząsteczką używaną do fotosyntezy jest chlorofil. Rośliny są zielone, ponieważ ich komórki zawierają dużo chlorofilu. Chlorofil pochłania energię słoneczną, która napędza reakcję między dwutlenkiem węgla a wodą. Pigment wydaje się zielony, ponieważ pochłania niebieską i czerwoną długość fali światła, odbijając zielony.
Chlorofil nie jest pojedynczą cząsteczką pigmentu, ale raczej rodziną pokrewnych cząsteczek o podobnej strukturze. Istnieją inne cząsteczki pigmentu, które absorbują / odbijają światło o różnych długościach fal.
Rośliny wydają się zielone, ponieważ ich najliczniejszym pigmentem jest chlorofil, ale czasami można zobaczyć inne cząsteczki. Jesienią liście wytwarzają mniej chlorofilu w ramach przygotowań do zimy. W miarę spowolnienia produkcji chlorofilu
liście zmieniają kolor. Możesz zobaczyć czerwony, fioletowy i złoty kolor innych pigmentów fotosyntetycznych. Glony często wyświetlają także inne kolory.Mitochondria wykonują tlenowe oddychanie komórkowe, które wykorzystuje tlen do wytwarzania adenozynotrifosforanu (ATP). Oderwanie jednej lub więcej grup fosforanowych od cząsteczki uwalnia energię w postaci, w której komórki roślin i zwierząt mogą z nich korzystać.
Chloroplasty zawierają chlorofil, który jest wykorzystywany w fotosyntezie do wytwarzania glukozy. Chloroplast zawiera struktury zwane graną i zrębem. Grana przypomina stos naleśników. Grana razem tworzą struktura zwana tylakoidem. Grana i tylakoid występują tam, gdzie zachodzą zależne od światła reakcje chemiczne (te z udziałem chlorofilu). Płyn wokół grana nazywa się zrębem. To tam zachodzą reakcje niezależne od światła. Reakcje niezależne od światła są czasami nazywane „reakcjami ciemnymi”, ale oznacza to po prostu, że światło nie jest wymagane. Reakcje mogą zachodzić w obecności światła.
Glukoza jest prostym cukrem, ale jest dużą cząsteczką w porównaniu do dwutlenku węgla lub wody. Do wytworzenia jednej cząsteczki glukozy i sześciu cząsteczek tlenu potrzeba sześciu cząsteczek dwutlenku węgla i sześciu cząsteczek wody. The zrównoważone równanie chemiczne dla ogólnej reakcji jest:
Zarówno fotosynteza, jak i oddychanie komórkowe dają cząsteczki wykorzystywane do energii. Jednak fotosynteza wytwarza glukozę cukrową, która jest cząsteczką magazynującą energię. Oddychanie komórkowe bierze cukier i zamienia go w formę, którą mogą wykorzystywać zarówno rośliny, jak i zwierzęta.
Fotosynteza wymaga dwutlenku węgla i wody do produkcji cukru i tlenu. Oddychanie komórkowe wykorzystuje tlen i cukier do uwalniania energii, dwutlenku węgla i wody.
Rośliny i inne organizmy fotosyntetyczne wykonują oba zestawy reakcji. W ciągu dnia większość roślin pobiera dwutlenek węgla i uwalnia tlen. W ciągu dnia i nocy rośliny zużywają tlen do uwalniania energii z cukru i uwalniania dwutlenku węgla. U roślin reakcje te nie są równe. Zielone rośliny uwalniają znacznie więcej tlenu niż zużywają. W rzeczywistości są odpowiedzialni za oddychającą atmosferę Ziemi.
Nazywa się organizmy, które wykorzystują światło do energii potrzebnej do wytworzenia własnego pożywienia producenci. W przeciwieństwie, konsumenci są stworzeniami, które jedzą producentów, aby uzyskać energię. Podczas gdy rośliny są najbardziej znanymi producentami, glony, cyjanobakterie, a niektóre protisty również wytwarzają cukier poprzez fotosyntezę.
Większość ludzi wie, że glony i niektóre organizmy jednokomórkowe są fotosyntetyczne, ale czy wiesz, że niektóre zwierzęta wielokomórkowe są, zbyt? Niektórzy konsumenci wykonują fotosyntezę jako wtórne źródło energii. Na przykład gatunek ślimaka morskiego (Elysia chlorotica) kradnie fotosyntetyczne organelle z chloroplastów z glonów i umieszcza je we własnych komórkach. Salamandra plamista (Ambystoma maculatum) ma symbiotyczny związek z algami, wykorzystując dodatkowy tlen do zasilania mitochondriów. Szerszeń orientalny (Vespa orientalis) wykorzystuje pigment ksantoperynę do przekształcania światła w elektryczność, którą wykorzystuje jako rodzaj ogniwa słonecznego do zasilania nocnej aktywności.
Ogólna reakcja opisuje wkład i wynik fotosyntezy, ale rośliny używają różnych zestawów reakcji, aby osiągnąć ten wynik. Wszystkie rośliny korzystają z dwóch ogólnych ścieżek: reakcji światła i reakcji ciemności (Cykl Calvina).
„Normalny” lub C3 fotosynteza zachodzi, gdy rośliny mają dużo dostępnej wody. Ten zestaw reakcji wykorzystuje enzym Karboksylaza RuBP reaguje z dwutlenkiem węgla. Proces jest wysoce wydajny, ponieważ zarówno jasna, jak i ciemna reakcja mogą zachodzić jednocześnie w komórce roślinnej.
W C.4 w procesie fotosyntezy zamiast karboksylazy RuBP stosuje się enzym karboksylazę PEP. Enzym ten jest przydatny, gdy wody może brakować, ale wszystkie reakcje fotosyntetyczne nie mogą zachodzić w tych samych komórkach.
W metabolizmie kwasu kasulacowego lub Fotosynteza CAM, dwutlenek węgla jest pobierany do roślin tylko w nocy, gdzie jest przechowywany w wakuolach do przetworzenia w ciągu dnia. Fotosynteza CAM pomaga roślinom oszczędzać wodę, ponieważ aparaty szparkowe liści są otwarte tylko w nocy, gdy jest chłodniej i wilgotniej. Wadą jest to, że roślina może wytwarzać glukozę tylko ze zmagazynowanego dwutlenku węgla. Ponieważ wytwarzana jest mniejsza ilość glukozy, rośliny pustynne wykorzystujące fotosyntezę CAM mają tendencję do bardzo wolnego wzrostu.
Rośliny są czarodziejami w zakresie fotosyntezy. Cała ich struktura została zbudowana w celu wspierania procesu. Korzenie rośliny są przeznaczone do wchłaniania wody, która jest następnie transportowana przez specjalną tkankę naczyniową zwaną ksylemem, dzięki czemu może być dostępna w fotosyntetycznej łodydze i liściach. Liście zawierają specjalne pory zwane szparkami, które kontrolują wymianę gazową i ograniczają utratę wody. Liście mogą mieć woskową powłokę, aby zminimalizować utratę wody. Niektóre rośliny mają kolce, które sprzyjają kondensacji wody.
Większość ludzi zdaje sobie sprawę, że fotosynteza uwalnia zwierzęta tlenowe, które muszą żyć, ale inny ważny element reakcji jest wiązanie węgla. Organizmy fotosyntetyczne usuwają dwutlenek węgla z powietrza. Dwutlenek węgla przekształca się w inne związki organiczne, podtrzymujące życie. Podczas gdy zwierzęta wydychają dwutlenek węgla, drzewa i glony działają jak pochłaniacz węgla, utrzymując większość tego pierwiastka z dala od powietrza.