Enquanto a glicose de açúcar é usada para energia, ela também tem outros objetivos. Por exemplo, as plantas usam glicose como um componente básico para construir amido para armazenamento de energia a longo prazo e celulose para construir estruturas.
A molécula mais comum usada para a fotossíntese é clorofila. As plantas são verdes porque suas células contêm uma abundância de clorofila. A clorofila absorve a energia solar que impulsiona a reação entre o dióxido de carbono e a água. O pigmento parece verde porque absorve comprimentos de onda azuis e vermelhos da luz, refletindo verde.
A clorofila não é uma única molécula de pigmento, mas uma família de moléculas relacionadas que compartilham uma estrutura semelhante. Existem outras moléculas de pigmento que absorvem / refletem diferentes comprimentos de onda da luz.
As plantas parecem verdes porque seu pigmento mais abundante é a clorofila, mas às vezes você pode ver as outras moléculas. No outono, as folhas produzem menos clorofila em preparação para o inverno. À medida que a produção de clorofila diminui,
folhas mudam de cor. Você pode ver as cores vermelho, roxo e dourado de outros pigmentos fotossintéticos. As algas geralmente exibem as outras cores também.As mitocôndrias realizam respiração celular aeróbica, que utiliza oxigênio para produzir trifosfato de adenosina (ATP). A quebra de um ou mais grupos fosfato da molécula libera energia em uma forma que as células animais e vegetais podem usar.
Os cloroplastos contêm clorofila, que é usada na fotossíntese para produzir glicose. Um cloroplasto contém estruturas chamadas grana e estroma. Grana se assemelha a uma pilha de panquecas. Coletivamente, as granas formam um estrutura chamada tilacóide. A grana e o tilacóide são onde ocorrem reações químicas dependentes da luz (aquelas que envolvem clorofila). O fluido ao redor da avó é chamado estroma. É aqui que ocorrem reações independentes da luz. As reações independentes da luz às vezes são chamadas de "reações sombrias", mas isso apenas significa que a luz não é necessária. As reações podem ocorrer na presença de luz.
A glicose é um açúcar simples, mas é uma molécula grande comparada ao dióxido de carbono ou à água. São necessárias seis moléculas de dióxido de carbono e seis moléculas de água para formar uma molécula de glicose e seis moléculas de oxigênio. o equação química equilibrada para a reação geral é:
Tanto a fotossíntese quanto a respiração celular produzem moléculas usadas para energia. No entanto, a fotossíntese produz a glicose de açúcar, que é uma molécula de armazenamento de energia. A respiração celular pega o açúcar e o transforma em uma forma que plantas e animais podem usar.
A fotossíntese requer dióxido de carbono e água para produzir açúcar e oxigênio. A respiração celular utiliza oxigênio e açúcar para liberar energia, dióxido de carbono e água.
Plantas e outros organismos fotossintéticos realizam os dois conjuntos de reações. Durante o dia, a maioria das plantas toma dióxido de carbono e libera oxigênio. Durante o dia e a noite, as plantas usam oxigênio para liberar a energia do açúcar e liberar dióxido de carbono. Nas plantas, essas reações não são iguais. As plantas verdes liberam muito mais oxigênio do que usam. De fato, eles são responsáveis pela atmosfera respirável da Terra.
Os organismos que usam a luz para a energia necessária para fazer seus próprios alimentos são chamados produtores. Em contraste, consumidores são criaturas que comem produtores para obter energia. Embora as plantas sejam os produtores mais conhecidos, as algas, as cianobactérias e alguns protistas também produzem açúcar através da fotossíntese.
A maioria das pessoas sabe que as algas e alguns organismos unicelulares são fotossintéticos, mas você sabia alguns animais multicelulares são, também? Alguns consumidores realizam a fotossíntese como fonte de energia secundária. Por exemplo, uma espécie de lesma do mar (Elysia chlorotica) rouba cloroplastos de organelas fotossintéticas de algas e os coloca em suas próprias células. A salamandra malhada (Ambystoma maculatum) tem uma relação simbiótica com as algas, usando o oxigênio extra para suprir as mitocôndrias. A vespa oriental (Vespa orientalis) usa o pigmento xantoperina para converter luz em eletricidade, que é usada como uma espécie de célula solar para alimentar a atividade noturna.
A reação geral descreve a entrada e a saída da fotossíntese, mas as plantas usam conjuntos diferentes de reações para alcançar esse resultado. Todas as plantas usam duas vias gerais: reações de luz e reações escuras (Ciclo de Calvin).
"Normal" ou C3 a fotossíntese ocorre quando as plantas têm muita água disponível. Esse conjunto de reações usa o enzima RuBP carboxilase para reagir com dióxido de carbono. O processo é altamente eficiente porque as reações claras e escuras podem ocorrer simultaneamente em uma célula vegetal.
Em C4 fotossíntese, a enzima PEP carboxilase é usada em vez da RuBP carboxilase. Essa enzima é útil quando a água pode ser escassa, mas todas as reações fotossintéticas não podem ocorrer nas mesmas células.
No metabolismo do ácido cassulaceano ou Fotossíntese CAM, o dióxido de carbono é absorvido apenas pelas plantas à noite, onde é armazenado em vacúolos para ser processado durante o dia. A fotossíntese CAM ajuda as plantas a economizar água porque os estômatos foliares estão abertos apenas à noite, quando é mais frio e mais úmido. A desvantagem é que a planta só pode produzir glicose a partir do dióxido de carbono armazenado. Como menos glicose é produzida, as plantas do deserto que utilizam a fotossíntese CAM tendem a crescer muito lentamente.
As plantas são bruxas no que diz respeito à fotossíntese. Toda a sua estrutura é construída para apoiar o processo. As raízes da planta são projetadas para absorver a água, que é transportada por um tecido vascular especial chamado xilema, para que possa estar disponível no caule e nas folhas fotossintéticas. As folhas contêm poros especiais chamados estômatos que controlam as trocas gasosas e limitam a perda de água. As folhas podem ter um revestimento ceroso para minimizar a perda de água. Algumas plantas têm espinhos para promover a condensação da água.
A maioria das pessoas sabe que a fotossíntese libera o oxigênio que os animais precisam para viver, mas o outro componente importante da reação é fixação de carbono. Organismos fotossintéticos removem dióxido de carbono do ar. O dióxido de carbono é transformado em outros compostos orgânicos, sustentando a vida. Enquanto os animais exalam dióxido de carbono, as árvores e as algas agem como um sumidouro de carbono, mantendo a maior parte do elemento fora do ar.