Докато захарната глюкоза се използва за енергия, тя има и други цели. Например растенията използват глюкозата като градивен елемент за изграждане на нишесте за дългосрочно съхранение на енергия и целулоза за изграждане на структури.
Най-разпространената молекула, използвана за фотосинтезата, е хлорофил. Растенията са зелени, защото клетките им съдържат изобилие от хлорофил. Хлорофилът поглъща слънчевата енергия, която задвижва реакцията между въглероден диоксид и вода. Пигментът изглежда зелен, защото поглъща синя и червена дължина на вълната на светлината, отразявайки зелено.
Хлорофилът не е единична пигментна молекула, а по-скоро е семейство свързани молекули, които имат подобна структура. Има и други пигментни молекули, които абсорбират / отразяват различни дължини на вълната на светлината.
Растенията изглеждат зелени, тъй като най-изобилният им пигмент е хлорофил, но понякога можете да видите и останалите молекули. През есента листата произвеждат по-малко хлорофил в подготовката за зимата. Тъй като производството на хлорофил се забавя,
листата променят цвета си. Можете да видите червените, лилавите и златните цветове на други фотосинтетични пигменти. Водораслите обикновено показват и останалите цветове.Митохондриите извършват аеробно клетъчно дишане, което използва кислород за получаване на аденозин трифосфат (АТФ). Прекъсването на една или повече фосфатни групи от молекулата освобождава енергия под формата на растителни и животински клетки, които могат да използват.
Хлоропластите съдържат хлорофил, който се използва във фотосинтезата за получаване на глюкоза. Хлоропластът съдържа структури, наречени грана и строма. Грана прилича на купчина палачинки. Колективно, grana образуват a структура, наречена тилакоид. Граната и тилакоидът са места, където се наблюдават химически реакции, зависими от светлина (такива, включващи хлорофил). Течността около граната се нарича строма. Тук се появяват независими от светлината реакции. Светлинните независими реакции понякога се наричат "тъмни реакции", но това просто означава, че светлината не е необходима. Реакциите могат да възникнат в присъствието на светлина.
Глюкозата е обикновена захар, но въпреки това е голяма молекула в сравнение с въглеродния диоксид или водата. Необходими са шест молекули въглероден диоксид и шест молекули вода, за да се направи една молекула глюкоза и шест молекули кислород. Най- балансирано химично уравнение като цяло реакцията е:
Както фотосинтезата, така и клетъчното дишане дават молекули, използвани за енергия. Фотосинтезата обаче произвежда захарната глюкоза, която е молекула за съхранение на енергия. Клетъчното дишане приема захарта и я превръща във форма, която могат да използват както растенията, така и животните.
За фотосинтезата са необходими въглероден диоксид и вода, за да се направи захар и кислород. Клетъчното дишане използва кислород и захар, за да освободи енергия, въглероден диоксид и вода.
Растенията и други фотосинтетични организми осъществяват и двата комплекта реакции. През деня повечето растения приемат въглероден диоксид и отделят кислород. През деня и през нощта растенията използват кислород, за да освободят енергията от захарта и да отделят въглероден диоксид. При растенията тези реакции не са равни. Зелените растения отделят много повече кислород, отколкото използват. Всъщност те са отговорни за дишащата атмосфера на Земята.
Наричат се организми, които използват светлина за енергията, необходима за приготвяне на собствена храна производители. За разлика, потребителите са същества, които ядат производители, за да получат енергия. Докато растенията са най-известните производители, водораслите, цианобактериите и някои протести също правят захар чрез фотосинтеза.
Повечето хора познават водораслите, а някои едноклетъчни организми са фотосинтетични, но знаете ли някои многоклетъчни животни са, също? Някои потребители извършват фотосинтезата като вторичен енергиен източник. Например вид морски плужек (Elysia chlorotica) краде фотосинтетични органели хлоропласти от водорасли и ги поставя в собствените си клетки. Петнист саламандър (Ambystoma maculatum) има симбиотична връзка с водораслите, използвайки допълнителния кислород за снабдяване с митохондрии. Ориенталският стършел (Vespa orientalis) използва пигмента ксантоперин, за да преобразува светлината в електричество, което използва като вид слънчева клетка за захранване на нощна активност.
Цялостната реакция описва входа и изхода на фотосинтезата, но растенията използват различни групи реакции, за да постигнат този резултат. Всички растения използват два общи пътя: светлинни реакции и тъмни реакции (Цикъла на Калвин).
"Нормално" или С3 фотосинтезата възниква, когато растенията имат много налична вода. Този набор от реакции използва ензим RuBP карбоксилаза, за да реагира с въглероден диоксид. Процесът е високоефективен, тъй като едновременно светлите и тъмните реакции могат да протичат едновременно в растителна клетка.
В С4 фотосинтеза, ензимът PEP карбоксилаза се използва вместо RuBP карбоксилаза. Този ензим е полезен, когато водата може да бъде ограничена, но всички фотосинтетични реакции не могат да се провеждат в едни и същи клетки.
В метаболизма на Cassulacean или CAM фотосинтеза, въглеродният диоксид се приема само в растенията през нощта, където се съхранява във вакуоли, за да се обработва през деня. CAM фотосинтезата помага на растенията да запазят водата, тъй като листните кореми са отворени само през нощта, когато е по-хладно и по-влажно. Недостатъкът е, че растението може да произвежда глюкоза само от съхранения въглероден диоксид. Тъй като се произвежда по-малко глюкоза, пустинните растения, използващи CAM фотосинтеза, имат тенденция да растат много бавно.
Растенията са магьосници, що се отнася до фотосинтезата. Цялата им структура е изградена в подкрепа на процеса. Корените на растението са проектирани да поемат вода, която след това се транспортира от специална съдова тъкан, наречена ксилем, така че да може да се предлага във фотосинтезиращото стъбло и листата. Листата съдържат специални пори, наречени стомати, които контролират обмяната на газ и ограничават загубата на вода. Листата могат да имат восъчно покритие, за да се намалят до минимум загубите на вода. Някои растения имат шипове за насърчаване на кондензацията на вода.
Повечето хора са наясно, че фотосинтезата освобождава кислорода, който животните трябва да живеят, но друг важен компонент от реакцията е фиксация на въглерод. Фотосинтезиращите организми отстраняват въглеродния диоксид от въздуха. Въглеродният диоксид се трансформира в други органични съединения, поддържащи живота. Докато животните издишват въглеродния двуокис, дърветата и водораслите действат като мивка на въглерода, задържайки по-голямата част от елемента извън въздуха.