Fotosyntese repræsenterer den biologiske proces, hvormed planter omdanner lysenergi til sukker til brændstofceller. Bestående af to trin omdanner et trin lysenergien til sukker, og derefter omdanner cellulær åndedræt sukkeret til adenosintrifosfat, kendt som ATP, brændstoffet i hele cellulært liv. Omdannelsen af ubrugeligt sollys gør planter grønne.
Mens fotosyntesemekanismerne er komplekse, sker den samlede reaktion som følger: kuldioxid + sollys + vand> glukose (sukker) + molekylært ilt. Fotosyntese finder sted gennem flere trin, der forekommer i to faser: lysfasen og den mørke fase.
Trin 1: Lysreaktioner
I den lysafhængige proces, der finder sted i grana, er den stablede membranstruktur i kloroplaster, direkte lysenergi hjælper planten med at fremstille molekyler, der bærer energi til udnyttelse i den mørke fase af fotosyntese. Anlægget bruger lysenergi til at generere co-enzymet Nicotinamid adenin dinukleotidphosphat eller NADPH og ATP, de molekyler, der bærer energi. De kemiske bindinger i disse forbindelser lagrer energien og bruges i den mørke fase.
Trin to: Mørke reaktioner
Den mørke fase, der finder sted i stroma og i mørke, når de molekyler, der bærer energi er til stede, er også kendt som Calvin-cyklus eller C3 cyklus. Den mørke fase bruger ATP og NADPH genereret i den lette fase til at danne C-C kovalente bindinger af kulhydrater fra kuldioxid og vand med det kemiske ribulosebiphosphat eller RuBP, et 5-C kemikalie, der fanger kulstof dioxid. Seks molekyler kuldioxid kommer ind i cyklussen, som igen producerer et molekyle glukose eller sukker.
Sådan fungerer fotosyntese
En nøglekomponent, der driver fotosyntese, er molekylet klorofyl. Klorofyl er et stort molekyle med en speciel struktur, der gør det muligt at fange lysenergi og konvertere den til elektroner med høj energi, der bruges under reaktionerne i de to faser til i sidste ende at producere sukkeret eller glukose.
I fotosyntetiske bakterier finder reaktionen sted i cellemembranen og inden i cellen, men uden for kernen. I planter og fotosyntetiske protozoer - protozoer er encellede organismer, der tilhører eukaryoten domæne, det samme livets domæne, der inkluderer planter, dyr og svampe - fotosyntese finder sted indeni kloroplaster. Kloroplaster er en type organelle eller membranbundne rum, tilpasset til specifikke funktioner som at skabe energi til planter.
Kloroplaster - En evolutionær fortælling
Mens kloroplaster findes i dag i andre celler, såsom planteceller, har de deres eget DNA og gener. Analyse af sekvensen af disse gener har afsløret, at kloroplaster udviklede sig fra uafhængigt levende fotosyntetiske organismer relateret til en gruppe bakterier kaldet cyanobakterier.
En lignende proces opstod, da mitokondriernes forfædre, organellerne i celler, hvor oxidativ respiration, det kemiske modsætning til fotosyntese, finder sted. Ifølge teorien om endosymbiose, en teori, der for nylig fik et løft på grund af en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature, begge kloroplaster og mitokondrier levede engang som uafhængige bakterier, men blev opslugt af eukaryoternes forfædre, hvilket i sidste ende førte til fremkomsten af planter og dyr.