Sementara gula glukosa digunakan untuk energi, ia memiliki tujuan lain juga. Sebagai contoh, tanaman menggunakan glukosa sebagai bahan dasar untuk membangun pati untuk penyimpanan energi jangka panjang dan selulosa untuk membangun struktur.
Molekul yang paling umum digunakan untuk fotosintesis adalah klorofil. Tanaman berwarna hijau karena sel-selnya mengandung banyak klorofil. Klorofil menyerap energi matahari yang mendorong reaksi antara karbon dioksida dan air. Pigmen tampak hijau karena menyerap panjang gelombang cahaya biru dan merah, memantulkan warna hijau.
Klorofil bukan molekul pigmen tunggal, tetapi merupakan keluarga molekul terkait yang memiliki struktur yang sama. Ada molekul pigmen lain yang menyerap / memantulkan berbagai panjang gelombang cahaya.
Tumbuhan tampak hijau karena pigmen yang paling melimpah adalah klorofil, tetapi kadang-kadang Anda dapat melihat molekul lain. Pada musim gugur, daun menghasilkan lebih sedikit klorofil sebagai persiapan untuk musim dingin. Saat produksi klorofil melambat,
daun berubah warna. Anda dapat melihat warna merah, ungu, dan emas dari pigmen fotosintesis lainnya. Alga juga biasanya menampilkan warna yang lain.Mitokondria melakukan respirasi seluler aerobik, yang menggunakan oksigen untuk membuat adenosin trifosfat (ATP). Memecah satu atau lebih gugus fosfat dari molekul melepaskan energi dalam bentuk tumbuhan dan sel hewan dapat digunakan.
Kloroplas mengandung klorofil, yang digunakan dalam fotosintesis untuk membuat glukosa. Kloroplas mengandung struktur yang disebut grana dan stroma. Grana menyerupai setumpuk panekuk. Secara kolektif, grana membentuk a struktur yang disebut tilakoid. Grana dan tilakoid adalah tempat terjadinya reaksi kimia yang bergantung pada cahaya (yang melibatkan klorofil). Cairan di sekitar grana disebut stroma. Di sinilah reaksi independen cahaya terjadi. Reaksi bebas cahaya kadang-kadang disebut "reaksi gelap," tetapi ini hanya berarti cahaya tidak diperlukan. Reaksi dapat terjadi di hadapan cahaya.
Glukosa adalah gula sederhana, namun merupakan molekul besar dibandingkan dengan karbon dioksida atau air. Dibutuhkan enam molekul karbon dioksida dan enam molekul air untuk membuat satu molekul glukosa dan enam molekul oksigen. Itu persamaan kimia seimbang untuk keseluruhan reaksi adalah:
Fotosintesis dan respirasi seluler menghasilkan molekul yang digunakan untuk energi. Namun, fotosintesis menghasilkan glukosa gula, yang merupakan molekul penyimpan energi. Respirasi seluler mengambil gula dan mengubahnya menjadi bentuk yang bisa digunakan tumbuhan dan hewan.
Fotosintesis membutuhkan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen. Respirasi seluler menggunakan oksigen dan gula untuk melepaskan energi, karbon dioksida, dan air.
Tumbuhan dan organisme fotosintesis lainnya melakukan kedua rangkaian reaksi. Di siang hari, sebagian besar tanaman mengambil karbon dioksida dan melepaskan oksigen. Pada siang dan malam hari, tanaman menggunakan oksigen untuk melepaskan energi dari gula, dan melepaskan karbon dioksida. Pada tanaman, reaksi ini tidak sama. Tanaman hijau melepaskan lebih banyak oksigen daripada yang mereka gunakan. Bahkan, mereka bertanggung jawab atas atmosfer Bumi yang bisa bernapas.
Organisme yang menggunakan cahaya untuk energi yang dibutuhkan untuk membuat makanan sendiri disebut produsen. Sebaliknya, konsumen adalah makhluk yang memakan produsen untuk mendapatkan energi. Sementara tanaman adalah produsen yang paling terkenal, ganggang, cyanobacteria, dan beberapa protista juga membuat gula melalui fotosintesis.
Kebanyakan orang tahu ganggang dan beberapa organisme bersel tunggal adalah fotosintesis, tetapi tahukah Anda beberapa hewan multiseljuga? Beberapa konsumen melakukan fotosintesis sebagai sumber energi sekunder. Misalnya, spesies siput laut (Elysia chlorotica) mencuri fotosintesis organel kloroplas dari alga dan menempatkannya ke dalam selnya sendiri. Salamander berbintik (Ambystoma maculatum) memiliki hubungan simbiosis dengan ganggang, menggunakan oksigen ekstra untuk memasok mitokondria. Hornet oriental (Vespa orientalis) menggunakan xanthoperin pigmen untuk mengubah cahaya menjadi listrik, yang digunakan sebagai semacam sel surya untuk memperkuat aktivitas malam hari.
Reaksi keseluruhan menggambarkan input dan output fotosintesis, tetapi tanaman menggunakan rangkaian reaksi yang berbeda untuk mencapai hasil ini. Semua pabrik menggunakan dua jalur umum: reaksi lampu dan reaksi gelap (Siklus Calvin).
"Normal" atau C3 fotosintesis terjadi ketika tanaman memiliki banyak air yang tersedia. Set reaksi ini menggunakan enzim RuBP karboksilase bereaksi dengan karbon dioksida. Proses ini sangat efisien karena reaksi terang dan gelap dapat terjadi secara bersamaan di dalam sel tanaman.
Dalam C4 fotosintesis, enzim PEP karboksilase digunakan sebagai pengganti RuBP karboksilase. Enzim ini berguna ketika air mungkin langka, tetapi semua reaksi fotosintesis tidak dapat terjadi dalam sel yang sama.
Dalam metabolisme asam Cassulacean atau Fotosintesis CAM, karbon dioksida hanya dibawa ke tanaman pada malam hari, di mana ia disimpan dalam vakuola untuk diproses pada siang hari. Fotosintesis CAM membantu tanaman menghemat air karena stomata daun hanya terbuka di malam hari, ketika dingin dan lebih lembab. Kerugiannya adalah tanaman hanya dapat menghasilkan glukosa dari karbon dioksida yang disimpan. Karena lebih sedikit glukosa yang diproduksi, tanaman gurun menggunakan fotosintesis CAM cenderung tumbuh sangat lambat.
Tumbuhan adalah penyihir sejauh menyangkut fotosintesis. Seluruh struktur mereka dibangun untuk mendukung proses. Akar tanaman dirancang untuk menyerap air, yang kemudian diangkut oleh jaringan pembuluh darah khusus yang disebut xilem, sehingga dapat tersedia di batang dan daun fotosintesis. Daun mengandung pori-pori khusus yang disebut stomata yang mengontrol pertukaran gas dan membatasi kehilangan air. Daun mungkin memiliki lapisan lilin untuk meminimalkan kehilangan air. Beberapa tanaman memiliki duri untuk mempromosikan kondensasi air.
Kebanyakan orang sadar bahwa fotosintesis melepaskan oksigen yang dibutuhkan hewan untuk hidup, tetapi komponen penting lainnya Reaksinya adalah fiksasi karbon. Organisme fotosintetik menghilangkan karbon dioksida dari udara. Karbon dioksida diubah menjadi senyawa organik lainnya, yang mendukung kehidupan. Sementara hewan menghembuskan karbon dioksida, pohon dan ganggang bertindak sebagai penyerap karbon, menjaga sebagian besar unsurnya keluar dari udara.