Fotosüntees esindab bioloogilist protsessi, mille käigus taimed muundavad valguse energia suhkruks taimerakkudeks. Kahest etapist koosnev ühes etapis muundatakse valgusenergia suhkruks ja seejärel rakuhingamine muudab suhkru kogu raku elu kütuseks Adenosiintrifosfaadiks, tuntud kui ATP. Kasutamiskõlbmatu päikesevalguse muundamine muudab taimed roheliseks.
Kuigi fotosünteesi mehhanismid on keerulised, toimub üldine reaktsioon järgmiselt: süsinikdioksiid + päikesevalgus + vesi> glükoos (suhkur) + molekulaarne hapnik. Fotosüntees toimub mitmel etapil, mis toimuvad kahes etapis: valgusfaas ja pimefaas.
Esimene etapp: valgusreaktsioonid
Valgusest sõltuvas protsessis, mis toimub granas, kloroplastide virnastatud membraanistruktuuris,. otsene valgusenergia aitab taimel valmistada molekule, mis kannavad energiat pimedas faasis kasutamiseks fotosüntees. Taim kasutab valgusenergiat energiat kandvate molekulide nikotiinamiidadeniin-dinukleotiidfosfaadi ehk NADPH ja ATP ensüümi saamiseks. Nende ühendite keemilised sidemed salvestavad energiat ja neid kasutatakse pimedas faasis.
Teine etapp: tumedad reaktsioonid
Pimedat faasi, mis toimub stroomas ja pimedas, kui on olemas energiat kandvad molekulid, tuntakse ka kui Calvini tsüklit või C3 tsükkel. Pimedas faasis kasutatakse valgusfaasis tekkinud ATP ja NADPH, et luua süsivesikute C-C kovalentsed sidemed süsinikdioksiid ja vesi koos keemilise ribuloosbifosfaadiga või RuBP, 5-C kemikaal, mis dioksiid. Tsüklisse siseneb kuus süsinikdioksiidi molekuli, mis omakorda toodab ühe molekuli glükoosi või suhkrut.
Kuidas fotosüntees töötab
Fotosünteesi juhtiv põhikomponent on molekul klorofüll. Klorofüll on spetsiaalse struktuuriga suur molekul, mis võimaldab tal valguse energiat lüüa ja muundada suure energiaga elektronid, mida kasutatakse kahe faasi reaktsioonide käigus lõpuks suhkru või glükoos.
Fotosünteetiliste bakterite korral toimub reaktsioon rakumembraanis ja rakusiseselt, kuid väljaspool tuuma. Taimedes ja fotosünteetilistes algloomades - algloomad on eukarüootidesse kuuluvad üherakulised organismid domeen, sama eluvaldkond, mis hõlmab taimi, loomi ja seeni - fotosüntees toimub kloroplastid. Kloroplastid on teatud tüüpi organellid või membraaniga seotud kambrid, mis on kohandatud konkreetsete funktsioonide jaoks, näiteks taimede energia loomiseks.
Kloroplastid - evolutsiooniline lugu
Kui kloroplastid eksisteerivad tänapäeval teistes rakkudes, näiteks taimerakkudes, on neil oma DNA ja geenid. Nende geenide järjestuse analüüs näitas, et kloroplastid arenesid iseseisvalt elavatest fotosünteesivatest organismidest, mis on seotud tsüanobakterite nimelise bakterirühmaga.
Sarnane protsess toimus siis, kui mitokondrite eellased - rakkudes olevad organellid -, kus toimub fotosünteesi keemiline vastand oksüdatiivne hingamine. Endosümbioosi teooria kohaselt sai hiljuti ajakirjas Nature avaldatud uue uuringu tõttu tõuke mõlemad kloroplastid ja mitokondrid elasid kunagi iseseisvate bakteritena, kuid olid neelatud eukarüootide esivanematesse, mis viis lõpuks taimede ja loomad.