Terwijl de suikerglucose wordt gebruikt voor energie, heeft het ook andere doeleinden. Planten gebruiken glucose bijvoorbeeld als bouwsteen om zetmeel te bouwen voor langdurige energieopslag en cellulose om structuren te bouwen.
Het meest gebruikte molecuul voor fotosynthese is chlorofyl. Planten zijn groen omdat hun cellen een overvloed aan chlorofyl bevatten. Chlorofyl absorbeert de zonne-energie die de reactie tussen kooldioxide en water aandrijft. Het pigment lijkt groen omdat het blauwe en rode golflengten van licht absorbeert en groen reflecteert.
Chlorofyl is geen enkelvoudig pigmentmolecuul, maar is eerder een familie van verwante moleculen met een vergelijkbare structuur. Er zijn andere pigmentmoleculen die verschillende golflengten van licht absorberen / reflecteren.
Planten zien er groen uit omdat hun meest voorkomende pigment chlorofyl is, maar soms zie je de andere moleculen. In de herfst produceren bladeren minder chlorofyl als voorbereiding op de winter. Aangezien de chlorofylproductie vertraagt,
bladeren veranderen van kleur. Je kunt de rode, paarse en gouden kleuren van andere fotosynthetische pigmenten zien. Algen vertonen ook vaak de andere kleuren.Mitochondria voeren aërobe cellulaire ademhaling uit, die zuurstof gebruikt om adenosinetrifosfaat (ATP) te maken. Door een of meer fosfaatgroepen van het molecuul af te breken, komt energie vrij in een vorm die planten- en dierlijke cellen kunnen gebruiken.
Chloroplasten bevatten chlorofyl, dat wordt gebruikt bij fotosynthese om glucose te maken. Een chloroplast bevat structuren die grana en stroma worden genoemd. Grana lijkt op een stapel pannenkoeken. Samen vormen grana een structuur genaamd een thylakoid. De grana en thylakoid zijn waar lichtafhankelijke chemische reacties optreden (die met chlorofyl). De vloeistof rond de grana wordt het stroma genoemd. Hier treden lichtonafhankelijke reacties op. Lichtonafhankelijke reacties worden soms "donkere reacties" genoemd, maar dit betekent alleen dat licht niet vereist is. De reacties kunnen optreden in aanwezigheid van licht.
Glucose is een simpele suiker, maar het is een groot molecuul in vergelijking met kooldioxide of water. Er zijn zes moleculen kooldioxide en zes moleculen water nodig om één molecuul glucose en zes moleculen zuurstof te maken. De evenwichtige chemische vergelijking want de algehele reactie is:
Zowel fotosynthese als cellulaire ademhaling leveren moleculen op die worden gebruikt voor energie. Fotosynthese produceert echter de suikerglucose, een molecuul voor energieopslag. Cellulaire ademhaling neemt de suiker en verandert deze in een vorm die zowel planten als dieren kunnen gebruiken.
Fotosynthese heeft koolstofdioxide en water nodig om suiker en zuurstof te maken. Bij cellulaire ademhaling worden zuurstof en suiker gebruikt om energie, koolstofdioxide en water af te geven.
Planten en andere fotosynthetische organismen voeren beide reeksen reacties uit. Overdag nemen de meeste planten kooldioxide en geven ze zuurstof af. Overdag en 's nachts gebruiken planten zuurstof om de energie uit suiker vrij te maken en kooldioxide vrij te maken. In planten zijn deze reacties niet gelijk. Groene planten geven veel meer zuurstof af dan ze gebruiken. In feite zijn ze verantwoordelijk voor de ademende atmosfeer van de aarde.
Organismen die licht gebruiken voor de energie die nodig is om hun eigen voedsel te maken, worden genoemd producenten. In tegenstelling tot, verbruikers zijn wezens die producenten opeten om energie te krijgen. Hoewel planten de bekendste producenten zijn, maken algen, cyanobacteriën en sommige protisten ook suiker via fotosynthese.
De meeste mensen kennen algen en sommige eencellige organismen zijn fotosynthetisch, maar wist je dat sommige meercellige dieren zijnook? Sommige consumenten voeren fotosynthese uit als secundaire energiebron. Bijvoorbeeld een soort zeeslak (Elysia chlorotica) steelt fotosynthetische organellen chloroplasten uit algen en plaatst ze in zijn eigen cellen. De gevlekte salamander (Ambystoma maculatum) heeft een symbiotische relatie met algen en gebruikt de extra zuurstof om de mitochondriën te voorzien. De oosterse horzel (Vespa orientalis) gebruikt het pigment xanthoperine om licht om te zetten in elektriciteit, die het gebruikt als een soort zonnecel om nachtelijke activiteit aan te drijven.
De algehele reactie beschrijft de invoer en uitvoer van fotosynthese, maar planten gebruiken verschillende reeksen reacties om dit resultaat te bereiken. Alle planten gebruiken twee algemene paden: lichtreacties en donkere reacties (Calvin cyclus).
"Normaal" of C3 fotosynthese vindt plaats wanneer planten veel beschikbaar water hebben. Deze reeks reacties maakt gebruik van de enzym RuBP-carboxylase om te reageren met kooldioxide. Het proces is zeer efficiënt omdat zowel de lichte als donkere reacties tegelijkertijd in een plantencel kunnen voorkomen.
In C4 fotosynthese, het enzym PEP-carboxylase wordt gebruikt in plaats van RuBP-carboxylase. Dit enzym is nuttig wanneer water schaars kan zijn, maar niet alle fotosynthetische reacties in dezelfde cellen kunnen plaatsvinden.
In Cassulacean-zuur metabolisme of CAM fotosynthesekooldioxide wordt alleen 's nachts in planten opgenomen, waar het in vacuolen wordt opgeslagen om overdag te worden verwerkt. CAM-fotosynthese helpt planten water te besparen omdat huidmondjes alleen 's nachts open zijn, wanneer het koeler en vochtiger is. Nadeel is dat de plant alleen glucose kan produceren uit de opgeslagen kooldioxide. Omdat er minder glucose wordt geproduceerd, groeien woestijnplanten die CAM-fotosynthese gebruiken, heel langzaam.
Planten zijn tovenaars wat fotosynthese betreft. Hun hele structuur is gebouwd om het proces te ondersteunen. De wortels van de plant zijn ontworpen om water te absorberen, dat vervolgens wordt getransporteerd door een speciaal vaatweefsel genaamd xyleem, zodat het beschikbaar kan zijn in de fotosynthetische stengel en bladeren. Bladeren bevatten speciale poriën, huidmondjes genaamd, die de gasuitwisseling regelen en waterverlies beperken. Bladeren kunnen een wasachtige coating hebben om waterverlies te minimaliseren. Sommige planten hebben stekels om watercondensatie te bevorderen.
De meeste mensen zijn zich ervan bewust dat fotosynthese de zuurstof vrijmaakt die dieren nodig hebben om te leven, maar de ander belangrijk onderdeel van de reactie is koolstofbinding. Fotosynthetische organismen verwijderen kooldioxide uit de lucht. Kooldioxide wordt omgezet in andere organische verbindingen en ondersteunt zo het leven. Terwijl dieren kooldioxide uitademen, fungeren bomen en algen als een koolstofput, waardoor het grootste deel van het element uit de lucht wordt gehouden.