Kamēr cukura glikoze tiek izmantota enerģijai, tai ir arī citi mērķi. Piemēram, augi izmanto glikozi kā celtniecības bloku, lai izveidotu cieti ilgstošai enerģijas uzkrāšanai, un celulozi, lai izveidotu struktūras.
Visizplatītākā molekula, ko izmanto fotosintēzei, ir hlorofils. Augi ir zaļi, jo to šūnās ir daudz hlorofila. Hlorofils absorbē saules enerģiju, kas virza reakciju starp oglekļa dioksīdu un ūdeni. Pigments šķiet zaļš, jo tas absorbē zilo un sarkano gaismas viļņu garumu, atspoguļojot zaļu.
Hlorofils nav atsevišķa pigmenta molekula, bet drīzāk ir radniecīgu molekulu saime, kurai ir līdzīga struktūra. Ir arī citas pigmenta molekulas, kas absorbē / atspoguļo dažādus gaismas viļņu garumus.
Augi parādās zaļi, jo to visbagātākais pigments ir hlorofils, bet dažreiz jūs varat redzēt pārējās molekulas. Rudenī, gatavojoties ziemai, lapas rada mazāk hlorofila. Palielinoties hlorofila ražošanai, lapas maina krāsu. Jūs varat redzēt citu fotosintētisko pigmentu sarkano, purpursarkano un zelta krāsu. Arī aļģes parasti attēlo pārējās krāsas.
Mitohondriji veic šūnu aerobo elpošanu, kurā adenozīna trifosfāta (ATP) iegūšanai izmanto skābekli. Izjaucot vienu vai vairākas fosfātu grupas no molekulas, enerģija tiek atbrīvota tādā formā, kādā to var izmantot augu un dzīvnieku šūnas.
Hloroplasti satur hlorofilu, ko fotosintēzē izmanto glikozes iegūšanai. Hloroplasts satur struktūras, ko sauc par granu un stromu. Grana atgādina kaudzi pankūku. Kopā grana forma ir a struktūra, ko sauc par tireoīdu. Grana un tireoīds notiek no gaismas atkarīgās ķīmiskās reakcijas (tās, kurās iesaistīts hlorofils). Šķidrumu ap granu sauc par stromu. Šeit notiek no gaismas neatkarīgas reakcijas. Gaismas neatkarīgas reakcijas dažreiz sauc par "tumšām reakcijām", bet tas tikai nozīmē, ka gaisma nav nepieciešama. Reakcijas var notikt gaismas klātbūtnē.
Glikoze ir vienkāršs cukurs, tomēr salīdzinājumā ar oglekļa dioksīdu vai ūdeni tā ir liela molekula. No vienas glikozes molekulas un sešām skābekļa molekulām nepieciešams sešas oglekļa dioksīda molekulas un sešas ūdens molekulas. līdzsvarots ķīmiskais vienādojums kopējai reakcijai ir:
Gan fotosintēze, gan šūnu elpošana dod enerģijai izmantotas molekulas. Tomēr fotosintēzes rezultātā tiek iegūta cukura glikoze, kas ir enerģijas uzkrāšanas molekula. Šūnu elpošana ņem cukuru un pārvērš to tādā formā, ko var izmantot gan augi, gan dzīvnieki.
Fotosintēzei nepieciešams oglekļa dioksīds un ūdens, lai iegūtu cukuru un skābekli. Šūnu elpošanā tiek izmantots skābeklis un cukurs, lai atbrīvotu enerģiju, oglekļa dioksīdu un ūdeni.
Augi un citi fotosintētiskie organismi veic abas reakcijas. Dienā lielākā daļa augu uzņem oglekļa dioksīdu un izdala skābekli. Dienā un naktī augi izmanto skābekli, lai atbrīvotu enerģiju no cukura un atbrīvotu oglekļa dioksīdu. Augos šīs reakcijas nav vienādas. Zaļie augi izdala daudz vairāk skābekļa, nekā viņi izmanto. Patiesībā viņi ir atbildīgi par Zemes elpojošo atmosfēru.
Organismi, kas izmanto gaismu enerģijas iegūšanai, kas nepieciešama viņu pašu pārtikas pagatavošanai, tiek saukti ražotāji. Turpretī patērētāji ir radības, kas ēd ražotājus, lai iegūtu enerģiju. Lai arī augi ir pazīstamākie ražotāji, aļģes, zilaļģes un daži protisti arī fotosintēzes procesā ražo cukuru.
Lielākā daļa cilvēku zina aļģes, un daži vienšūnas organismi ir fotosintēzes, bet vai jūs zinājāt? daži daudzšūnu dzīvnieki irarī? Daži patērētāji veic fotosintēzi kā sekundāru enerģijas avotu. Piemēram, jūras gliemežu suga (Elysia chlorotica) no aļģēm nozog fotosintētiskos organellus hloroplastus un ievieto tos savās šūnās. Plankumainais salamandrs (Ambystoma maculatum) ir simbiotiskas attiecības ar aļģēm, izmantojot papildu skābekli mitohondriju padevei. Austrumu gārnis (Vespa orientalis) izmanto pigmenta ksantoperīnu, lai gaismu pārveidotu elektrībā, ko tas izmanto kā sava veida saules baterijas nakts aktivitātes aktivizēšanai.
Kopējā reakcija raksturo fotosintēzes ievadi un izvadi, bet augi, lai sasniegtu šo rezultātu, izmanto dažādas reakciju kopas. Visi augi izmanto divus vispārējus ceļus: gaismas reakcijas un tumšās reakcijas (Kalvina cikls).
"Parasts" vai C3 fotosintēze notiek, kad augiem ir daudz pieejama ūdens. Šajā reakciju kopā tiek izmantots ferments RuBP karboksilāze, lai reaģētu ar oglekļa dioksīdu. Process ir ļoti efektīvs, jo augu šūnā vienlaikus var notikt gan gaismas, gan tumšās reakcijas.
C4 fotosintēzes procesā, RuBP karboksilāzes vietā tiek izmantots ferments PEP karboksilāze. Šis ferments ir noderīgs, ja ūdens var būt maz, bet visas fotosintētiskās reakcijas nevar notikt tajās pašās šūnās.
Kasskābju-skābju metabolismā vai CAM fotosintēze, oglekļa dioksīdu augos uzņem tikai naktī, kur to uzglabā vakuumos, lai apstrādātu dienas laikā. CAM fotosintēze palīdz augiem saglabāt ūdeni, jo lapu stomāti ir atvērti tikai naktī, kad tas ir vēsāks un mitrāks. Trūkums ir tas, ka augs var ražot glikozi tikai no uzglabātā oglekļa dioksīda. Tā kā tiek ražots mazāk glikozes, tuksneša augiem, kas izmanto CAM fotosintēzi, ir tendence augt ļoti lēni.
Augi ir burvji, ciktāl tas attiecas uz fotosintēzi. Visa to struktūra ir veidota, lai atbalstītu procesu. Auga saknes ir paredzētas ūdens absorbcijai, ko pēc tam pārvadā speciāli asinsvadu audi, ko sauc par ksilēmu, tāpēc tie var būt pieejami fotosintētiskajā stublājā un lapās. Lapas satur īpašas poras, ko sauc par stomatiem, kas kontrolē gāzes apmaiņu un ierobežo ūdens zudumus. Lai samazinātu ūdens zudumus, lapām var būt vaskains pārklājums. Dažiem augiem ir muguriņas, lai veicinātu ūdens kondensāciju.
Lielākā daļa cilvēku apzinās, ka fotosintēze izdala skābekli, kas dzīvniekiem jādzīvo, bet cita svarīga sastāvdaļa reakcijas elements ir oglekļa fiksācija. Fotosintētiskie organismi no gaisa izvada oglekļa dioksīdu. Oglekļa dioksīds tiek pārveidots par citiem organiskiem savienojumiem, kas uztur dzīvību. Kamēr dzīvnieki izelpo oglekļa dioksīdu, koki un aļģes darbojas kā oglekļa izlietne, tādējādi lielāko daļu elementa atstājot ārpus gaisa.