Dok se glukoza sa šećerom koristi za energiju, to ima i druge svrhe. Na primjer, biljke koriste glukozu kao građevni blok za izgradnju škroba za dugoročno skladištenje energije, a celulozu za izgradnju struktura.
Najčešća molekula koja se koristi za fotosintezu je klorofil. Biljke su zelene jer njihove stanice sadrže obilje klorofila. Klorofil apsorbira solarnu energiju koja pokreće reakciju između ugljičnog dioksida i vode. Pigment se čini zelenim jer apsorbira plavu i crvenu valnu duljinu svjetla, odražavajući se zeleno.
Klorofil nije pojedinačna molekula pigmenta, već je obitelj povezanih molekula koje imaju sličnu strukturu. Postoje i druge molekule pigmenta koje apsorbiraju / reflektiraju svjetlost različitih valnih duljina.
Biljke izgledaju zeleno jer je njihov najzastupljeniji pigment klorofil, ali ponekad možete vidjeti i ostale molekule. U jesen lišće proizvodi manje klorofila u pripremi za zimu. Kako se proizvodnja klorofila usporava, lišće mijenja boju. Možete vidjeti crvenu, ljubičastu i zlatnu boju drugih fotosintetskih pigmenata. Alge obično prikazuju i ostale boje.
Mitohondriji obavljaju aerobno stanično disanje, koji koristi kisik za stvaranje adenosin trifosfata (ATP). Odvajanje jedne ili više fosfatnih skupina iz molekule oslobađa energiju u obliku koji biljne i životinjske stanice mogu koristiti.
Kloroplasti sadrže klorofil koji se u fotosintezi koristi za stvaranje glukoze. Kloroplast sadrži strukture nazvane grana i stroma. Grana nalikuje na hrpu palačinki. Zbirno, grana oblikuje a struktura koja se naziva tilakoid. Grana i tilakoid događaju se kemijske reakcije ovisne o svjetlu (one koje uključuju klorofil). Tekućina oko grane naziva se stroma. Tu se događaju reakcije neovisne o svjetlu. Svjetlosne neovisne reakcije ponekad se nazivaju "mračnim reakcijama", ali to samo znači da svjetlost nije potrebna. Reakcije se mogu pojaviti u prisutnosti svjetla.
Glukoza je jednostavan šećer, a ipak je velika molekula u usporedbi s ugljičnim dioksidom ili vodom. Za stvaranje jedne molekule glukoze i šest molekula kisika potrebno je šest molekula ugljičnog dioksida i šest molekula vode. uravnotežena kemijska jednadžba cjelokupna reakcija je:
I fotosinteza i stanično disanje daju molekule koje se koriste za energiju. Međutim, fotosinteza stvara glukozu šećera, koja je molekula za skladištenje energije. Ćelijsko disanje uzima šećer i pretvara ga u oblik koji mogu koristiti i biljke i životinje.
Za fotosintezu su potrebni ugljični dioksid i voda da bi stvorili šećer i kisik. Ćelijsko disanje koristi kisik i šećer za oslobađanje energije, ugljičnog dioksida i vode.
Biljke i drugi fotosintetski organizmi izvode oba skupa reakcija. Danju većina biljaka uzima ugljični dioksid i oslobađa kisik. Tijekom dana i noći, biljke koriste kisik kako bi oslobađale energiju iz šećera i oslobađale ugljični dioksid. U biljkama ove reakcije nisu jednake. Zelene biljke oslobađaju puno više kisika nego što koriste. Zapravo su odgovorni za atmosferu koja propušta Zemlju.
Pozvani su organizmi koji koriste svjetlost za energiju potrebnu za pravljenje vlastite hrane proizvođači. U kontrastu, potrošači su bića koja jedu proizvođači da bi dobili energiju. Iako su biljke najpoznatiji proizvođači, alge, cijanobakterije i neki protetičari također proizvode šećer fotosintezom.
Većina ljudi zna alge, a neki jednostanični organizmi su fotosintetski, ali jeste li znali neke su višećelijske životinje, isto? Neki potrošači izvode fotosintezu kao sekundarni izvor energije. Na primjer, vrsta morskog puža (Elysia chlorotica) krade fotosintetske organele kloroplaste iz algi i smješta ih u vlastite stanice. Pilasta salamander (Ambystoma maculatum) ima simbiotsku vezu s algama, koristeći dodatni kisik za opskrbu mitohondrijama. Orijentalni hornet (Vespa orientalis) koristi pigment ksantoperin za pretvaranje svjetlosti u električnu energiju koji koristi kao svojevrsnu solarnu ćeliju za napajanje noćnim aktivnostima.
Cjelokupna reakcija opisuje ulaz i izlaz fotosinteze, ali biljke koriste različite skupove reakcija kako bi postigle taj ishod. Sve biljke koriste dva opća puta: reakcije svjetla i tamne reakcije (Calvin ciklus).
"Normalno" ili C3 fotosinteza se događa kada biljke imaju puno vode na raspolaganju. Ovaj skup reakcija koristi enzim RuBP karboksilaza reagira s ugljičnim dioksidom. Postupak je vrlo učinkovit, jer se u biljnoj stanici mogu istovremeno dogoditi i svjetla i tamna reakcija.
U C4 fotosinteze, umjesto RuBP karboksilaze koristi se enzim PEP karboksilaza. Ovaj enzim je koristan kada vode može biti malo, ali se sve fotosintetske reakcije ne mogu odvijati u istim stanicama.
U metabolizmu Cassulacean-kiselina ili CAM fotosinteza, ugljični dioksid se u biljke uzima samo noću, gdje se pohranjuje u vakuolama kako bi se tijekom dana obrađivao. CAM fotosinteza pomaže biljkama da sačuvaju vodu, jer su stomati listova otvoreni samo noću, kada je hladnije i vlažnije. Nedostatak je što biljka može proizvesti samo glukozu iz skladištenog ugljičnog dioksida. Kako se proizvodi manje glukoze, pustinjske biljke koje koriste CAM fotosintezu obično polako rastu.
Biljke su čarobnjaci što se tiče fotosinteze. Njihova je cjelokupna struktura izgrađena kao podrška procesu. Korijeni biljke dizajnirani su da apsorbiraju vodu koja se potom transportira posebnim vaskularnim tkivom zvanim ksilem, tako da može biti dostupan u fotosintetskom stablu i lišću. Listovi sadrže posebne pore nazvane stomate koje kontroliraju izmjenu plina i ograničavaju gubitak vode. Listovi mogu imati voštani premaz kako bi se smanjili gubici vode. Neke biljke imaju bodlje za promicanje kondenzacije vode.
Većina ljudi je svjesna da fotosinteza oslobađa kisik koji životinje trebaju živjeti, ali druga važna komponenta reakcija je fiksacija ugljika. Fotosintetski organizmi uklanjaju ugljični dioksid iz zraka. Ugljični dioksid se pretvara u druge organske spojeve, podržavajući život. Dok životinje izdišu ugljični dioksid, drveće i alge djeluju kao sudoper ugljika, držeći većinu elementa iz zraka.