În timp ce glucoza de zahăr este folosită pentru energie, are și alte scopuri. De exemplu, plantele folosesc glucoza ca un bloc de construcție pentru a construi amidon pentru stocarea de energie pe termen lung și celuloza pentru a construi structuri.
Cea mai frecventă moleculă folosită pentru fotosinteză este clorofilă. Plantele sunt verzi, deoarece celulele lor conțin o abundență de clorofilă. Clorofila absoarbe energia solară care conduce reacția dintre dioxidul de carbon și apă. Pigmentul apare verde, deoarece absoarbe lungimi de undă albastre și roșii de lumină, reflectând verdele.
Clorofila nu este o singură moleculă de pigment, ci mai degrabă este o familie de molecule înrudite care au o structură similară. Există alte molecule de pigment care absorb / reflectă diferite lungimi de undă ale luminii.
Plantele apar verzi deoarece pigmentul lor cel mai abundent este clorofila, dar uneori puteți vedea celelalte molecule. Toamna, frunzele produc mai puțină clorofilă în pregătirea iernii. Pe măsură ce producția de clorofilă încetinește,
frunzele își schimbă culoarea. Puteți vedea culorile roșu, violet și auriu ale altor pigmenți fotosintetici. Algele afișează în mod obișnuit și celelalte culori.Mitocondriile efectuează respirația celulară aerobă, care folosește oxigenul pentru a face adenozina trifosfat (ATP). Ruperea unuia sau mai multor grupe de fosfați din moleculă eliberează energie într-o formă și o pot utiliza celule animale.
Cloroplastele conțin clorofilă, care este utilizată în fotosinteză pentru a produce glucoză. Un cloroplast conține structuri numite grana și stroma. Grana seamănă cu o grămadă de clătite. Colectiv, forma grana a structură numită tilacoid. Grana și tilacoida sunt acolo unde apar reacții chimice dependente de lumină (cele care implică clorofilă). Lichidul din jurul granei se numește stroma. Aici apar reacții independente de lumină. Reacțiile independente de lumină se numesc uneori „reacții întunecate”, dar asta înseamnă că nu este necesară lumina. Reacțiile pot apărea în prezența luminii.
Glucoza este un zahăr simplu, dar este o moleculă mare în comparație cu dioxidul de carbon sau apa. Este nevoie de șase molecule de dioxid de carbon și șase molecule de apă pentru a face o moleculă de glucoză și șase molecule de oxigen. ecuație chimică echilibrată pentru reacția generală este:
Atât fotosinteza, cât și respirația celulară produc molecule utilizate pentru energie. Cu toate acestea, fotosinteza produce glucoza de zahăr, care este o moleculă de stocare a energiei. Respirația celulară ia zahărul și îl transformă într-o formă pe care atât plantele cât și animalele o pot folosi.
Fotosinteza necesită dioxid de carbon și apă pentru a produce zahăr și oxigen. Respiratia celulara foloseste oxigenul si zaharul pentru a elibera energie, dioxid de carbon si apa.
Plantele și alte organisme fotosintetice efectuează ambele seturi de reacții. În timpul zilei, majoritatea plantelor iau dioxid de carbon și eliberează oxigen. În timpul zilei și noaptea, plantele folosesc oxigen pentru a elibera energia din zahăr și pentru a elibera dioxid de carbon. La plante, aceste reacții nu sunt egale. Plantele verzi eliberează mult mai mult oxigen decât folosesc. De fapt, ei sunt responsabili pentru atmosfera respirabilă a Pământului.
Organismele care folosesc lumina pentru energia necesară pentru a-și produce propriul aliment sunt numite producători. În contrast, consumatori sunt creaturi care mănâncă producători pentru a obține energie. În timp ce plantele sunt cei mai cunoscuți producători, algele, cianobacteriile și unii protiști fac, de asemenea, zahăr prin fotosinteză.
Majoritatea oamenilor cunosc algele și unele organisme unicelulare sunt fotosintetice, dar știați unele animale multicelulare sunt, de asemenea? Unii consumatori realizează fotosinteza ca sursă secundară de energie. De exemplu, o specie de slugă de mare (Elysia chlorotica) fură organele fotosintetice cloroplastelor din alge și le plasează în propriile celule. Salamandra reperată (Ambystoma maculatum) are o relație simbiotică cu algele, folosind oxigenul suplimentar pentru a furniza mitocondrii. Hornetul oriental (Vespa orientalis) folosește xanthoperina pigmentului pentru a transforma lumina în electricitate, pe care o folosește ca un fel de celulă solară pentru a alimenta activitatea nocturnă.
Reacția generală descrie intrarea și ieșirea fotosintezei, dar plantele folosesc diferite seturi de reacții pentru a obține acest rezultat. Toate plantele folosesc două căi generale: reacții luminoase și reacții întunecate (Ciclul calvin).
„Normal” sau C3 fotosinteza apare atunci când plantele au multă apă disponibilă. Acest set de reacții folosește enzimă Carboxilasa RuBP pentru a reacționa cu dioxidul de carbon. Procesul este extrem de eficient, deoarece atât reacțiile de lumină, cât și cele întunecate pot apărea simultan într-o celulă vegetală.
În C4 fotosinteză, enzima PEP carboxilază este utilizată în locul RuBP carboxilază. Această enzimă este utilă când apa poate fi rară, dar toate reacțiile fotosintetice nu pot avea loc în aceleași celule.
În metabolismul acidului Cassulacean sau Fotosinteza CAMdioxidul de carbon este luat doar în plante noaptea, unde este păstrat în vacuole pentru a fi procesat în timpul zilei. Fotosinteza CAM ajută plantele să conserve apa, deoarece stomatele frunzelor sunt deschise doar noaptea, când este mai rece și mai umed. Dezavantajul este că planta poate produce glucoză numai din dioxidul de carbon depozitat. Deoarece se produce mai puțină glucoză, plantele deșertice care folosesc fotosinteza CAM tind să crească foarte lent.
Plantele sunt vrăjitori în ceea ce privește fotosinteza. Întreaga lor structură este construită pentru a susține procesul. Rădăcinile plantei sunt concepute pentru a absorbi apa, care este apoi transportată de un țesut vascular special numit xilem, astfel încât poate fi disponibilă în tulpina și frunzele fotosintetice. Frunzele conțin pori speciali numiți stomata care controlează schimbul de gaze și limitează pierderea de apă. Frunzele pot avea o acoperire ceroasă pentru a reduce la minimum pierderile de apă. Unele plante au spini pentru a promova condensarea apei.
Majoritatea oamenilor sunt conștienți de faptul că fotosinteza eliberează oxigenul animalelor care trebuie să trăiască, dar altă componentă importantă a reacției este fixarea carbonului. Organismele fotosintetice îndepărtează dioxidul de carbon din aer. Dioxidul de carbon este transformat în alți compuși organici, susținând viața. În timp ce animalele expiră dioxidul de carbon, copacii și algele acționează ca o chiuvetă de carbon, păstrând majoritatea elementului în afara aerului.