Fotosyntes, processen med vilken en organism omvandlar ljusenergi och koldioxid till kolhydrater och syre, förekommer i alla gröna växter såväl som vissa svampar och encelliga organismer. Majoriteten av fotosyntes förekommer i pigment som kallas klorofyll. Fotosyntes använder solenergi, koldioxid och vatten från växtens miljö för att producera glukos. Fotosyntes producerar också syre som en biprodukt. Nästan allt atmosfäriskt syre är resultatet av fotosyntes utförs av fytoplankton i havet. Fotosyntes består av två huvudsteg: ljusreaktionen och den ljusoberoende reaktionen.

Sammanfattad reaktion

Fotosyntes kan sammanfattas med följande ekvation: 6 CO2 (koldioxid) + 6 H2O (vatten ) + Energi = C6H12O6 (glukos) + 6 O2 (syre). Kolet från koldioxid kombinerar med väte och syre från vatten för att bilda glukos, med syre och vatten som biprodukter. Processen omfattar flera mellanliggande steg och kräver att olika cellulära maskiner ska genomföras.

Förvärv av råmaterial

Koldioxid måste flytta från atmosfären till kloroplaster av gröna växter där fotosyntes förekommer. Koldioxid och vatten tränger in i enskilda celler och vattenväxter genom enkel diffusion. Markväxter har specialiserade strukturer som kallas stomata som fungerar som små ventiler för att tillåta gaser in i och ur anläggningen. Vatten flyttas från jorden till markväxter via rötterna och transporteras av kärlvävnader. Ljuset fångas främst av bladen av växter, vars form har utvecklats för att fånga solenergi med maximal effektivitet i de olika miljön hos varje art.

Ljusreaktion

Under ljusreaktionen, ljusenergi omvandlas till kemisk energi. Ljus driver splittringen av vattenmolekyler i väte, syre och fria elektroner. De fria elektronerna används för att ladda energibärarmolekyler, såsom adenosintrifosfat, även kallad ATP, och nikotinamidadenindinukleotidfosfat, även kallad NADP. Det finns flera molekylära vägar genom vilka ljusenergin omvandlas till kemisk energi, inklusive cyklisk fotofosforylering och icke-cyklisk fotofosforylering.

Ljusoberoende reaktion

Under den ljusoberoende reaktionen kan produkter av ljusreaktionen används för att bilda kolhydrater. Koldioxid från atmosfären fångas och bindas med vätekomponenten i vattenmolekyler delade under ljusreaktionen och ett kolhydrat bildas av en process som kallas Calvin-cykeln. Denna del av fotosyntes är också känd som kolfiksering, en viktig faktor för att hålla koldioxidnivåerna stadiga.

Glukostransport och förvaring

Glukos är vattenlöslig och löses upp i växtens inre vätskor. Glukos flyttas ut ur bladen och distribueras till resten av växten genom diffusion i enkla växter och genom kärlvävnader i mer komplexa växter. Glukos kan sedan användas omedelbart eller lagras. Växter behåller lite syre i sina vävnader för senare användning när man metaboliserar lagrad glukos genom en kemisk process som liknar andning av djur. Växter måste därför fotosyntesera mer än de respekterar. Överskott av syre frigörs på samma sätt som koldioxid tas in, genom enkel diffusion eller genom plantans stomata.