การสังเคราะห์ด้วยแสงแสดงถึงกระบวนการทางชีววิทยาโดยที่พืชแปลงพลังงานแสงเป็นน้ำตาลเพื่อเป็นเชื้อเพลิงให้กับเซลล์พืช ประกอบด้วยสองขั้นตอน โดยขั้นตอนหนึ่งจะเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นน้ำตาล จากนั้นการหายใจระดับเซลล์จะเปลี่ยนน้ำตาลเป็น Adenosine triphosphate หรือที่เรียกว่า ATP ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงสำหรับชีวิตเซลล์ทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงของแสงแดดที่ใช้ไม่ได้ทำให้พืชมีสีเขียว
แม้ว่ากลไกการสังเคราะห์ด้วยแสงจะซับซ้อน ปฏิกิริยาโดยรวมเกิดขึ้นดังนี้ คาร์บอนไดออกไซด์ + แสงแดด + น้ำ > กลูโคส (น้ำตาล) + โมเลกุลออกซิเจน การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นผ่านหลายขั้นตอนซึ่งเกิดขึ้นระหว่างสองขั้นตอน: ระยะแสงและระยะมืด
ขั้นตอนที่หนึ่ง: ปฏิกิริยาแสง
ในกระบวนการที่ขึ้นกับแสง ซึ่งเกิดขึ้นในกรานา โครงสร้างเมมเบรนแบบเรียงซ้อนภายในคลอโรพลาสต์ พลังงานแสงโดยตรงช่วยให้พืชสร้างโมเลกุลที่นำพลังงานไปใช้ในช่วงมืดของ การสังเคราะห์ด้วยแสง พืชใช้พลังงานแสงเพื่อสร้างโคเอ็นไซม์ Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate หรือ NADPH และ ATP ซึ่งเป็นโมเลกุลที่นำพาพลังงาน พันธะเคมีในสารประกอบเหล่านี้เก็บพลังงานและถูกใช้ในช่วงมืด
ขั้นตอนที่สอง: ปฏิกิริยามืด Dark
เฟสมืดซึ่งเกิดขึ้นในสโตรมาและในความมืดเมื่อมีโมเลกุลที่มีพลังงานอยู่นั้นเรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรคาลวินหรือซี3 วงจร เฟสมืดใช้ ATP และ NADPH ที่สร้างขึ้นในช่วงแสงเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ของคาร์โบไฮเดรตจาก คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ โดยมีสารเคมีไรบูโลส ไบฟอสเฟตหรือ RuBP ซึ่งเป็นสารเคมีที่มีอุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียสจับคาร์บอน ไดออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์หกโมเลกุลเข้าสู่วัฏจักร ซึ่งจะผลิตกลูโคสหรือน้ำตาลหนึ่งโมเลกุล
การสังเคราะห์ด้วยแสงทำงานอย่างไร
องค์ประกอบสำคัญที่ขับเคลื่อนการสังเคราะห์ด้วยแสงคือโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ คลอโรฟิลล์เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างพิเศษที่ช่วยให้จับพลังงานแสงและแปลงเป็น อิเลคตรอนพลังงานสูงซึ่งใช้ระหว่างปฏิกิริยาของทั้งสองเฟสเพื่อผลิตน้ำตาลหรือ .ในที่สุด กลูโคส
ในแบคทีเรียสังเคราะห์แสง ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในเยื่อหุ้มเซลล์และภายในเซลล์ แต่อยู่นอกนิวเคลียส ในพืชและโปรโตซัวสังเคราะห์แสง -- โปรโตซัวเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่อยู่ในยูคาริโอต โดเมน โดเมนเดียวกันของชีวิตซึ่งรวมถึงพืช สัตว์ และเชื้อรา -- การสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นภายใน คลอโรพลาสต์ คลอโรพลาสต์เป็นออร์แกเนลล์ชนิดหนึ่งหรือส่วนที่หุ้มด้วยเมมเบรน ซึ่งปรับให้เหมาะกับหน้าที่เฉพาะ เช่น การสร้างพลังงานให้กับพืช
คลอโรพลาสต์ -- เรื่องวิวัฒนาการ Evolution
แม้ว่าในปัจจุบันจะมีคลอโรพลาสต์อยู่ภายในเซลล์อื่นๆ เช่น เซลล์พืช แต่ก็มี DNA และยีนของตัวเอง การวิเคราะห์ลำดับของยีนเหล่านี้เปิดเผยว่าคลอโรพลาสต์วิวัฒนาการมาจากสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงที่มีชีวิตอิสระซึ่งเกี่ยวข้องกับกลุ่มแบคทีเรียที่เรียกว่าไซยาโนแบคทีเรีย
กระบวนการที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นเมื่อบรรพบุรุษของไมโตคอนเดรีย ออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ที่เกิดการหายใจออกซิเดชัน ซึ่งเป็นสารเคมีที่ตรงกันข้ามกับการสังเคราะห์ด้วยแสง ตามทฤษฎีเอนโดซิมไบโอซิส ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ได้รับการส่งเสริมเมื่อเร็วๆ นี้ เนื่องจากมีการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature ทั้งคลอโรพลาสต์ และไมโทคอนเดรียครั้งหนึ่งเคยเป็นแบคทีเรียอิสระ แต่ถูกกลืนกินภายในบรรพบุรุษของยูคาริโอต อันนำไปสู่การเกิดขึ้นของพืชและ สัตว์
