Bien que le glucose de sucre soit utilisé pour l'énergie, il a également d'autres objectifs. Par exemple, les plantes utilisent le glucose comme élément de base pour construire l'amidon pour le stockage d'énergie à long terme et la cellulose pour construire des structures.
La molécule la plus utilisée pour la photosynthèse est chlorophylle. Les plantes sont vertes car leurs cellules contiennent une abondance de chlorophylle. La chlorophylle absorbe l'énergie solaire qui entraîne la réaction entre le dioxyde de carbone et l'eau. Le pigment apparaît vert car il absorbe les longueurs d'onde bleues et rouges de la lumière, reflétant le vert.
La chlorophylle n'est pas une molécule pigmentaire unique, mais plutôt une famille de molécules apparentées qui partagent une structure similaire. Il existe d'autres molécules pigmentaires qui absorbent / réfléchissent différentes longueurs d'onde de la lumière.
Les plantes apparaissent vertes car leur pigment le plus abondant est la chlorophylle, mais vous pouvez parfois voir les autres molécules. En automne, les feuilles produisent moins de chlorophylle en préparation pour l'hiver. Alors que la production de chlorophylle ralentit,
les feuilles changent de couleur. Vous pouvez voir les couleurs rouge, violet et or d'autres pigments photosynthétiques. Les algues affichent également les autres couleurs.Les mitochondries effectuent la respiration cellulaire aérobie, qui utilise de l'oxygène pour fabriquer l'adénosine triphosphate (ATP). Briser un ou plusieurs groupes phosphate de la molécule libère de l'énergie sous une forme que les cellules animales et végétales peuvent utiliser.
Les chloroplastes contiennent de la chlorophylle, qui est utilisée dans la photosynthèse pour fabriquer du glucose. Un chloroplaste contient des structures appelées grana et stroma. Grana ressemble à une pile de crêpes. Collectivement, grana forme un structure appelée thylakoïde. Le grana et le thylakoïde sont les endroits où se produisent des réactions chimiques dépendant de la lumière (celles impliquant la chlorophylle). Le liquide autour du grana est appelé stroma. C'est là que se produisent les réactions indépendantes de la lumière. Les réactions indépendantes de la lumière sont parfois appelées «réactions sombres», mais cela signifie simplement que la lumière n'est pas requise. Les réactions peuvent se produire en présence de lumière.
Le glucose est un sucre simple, mais c'est une grosse molécule par rapport au dioxyde de carbone ou à l'eau. Il faut six molécules de dioxyde de carbone et six molécules d'eau pour fabriquer une molécule de glucose et six molécules d'oxygène. le équation chimique équilibrée pour la réaction globale est:
La photosynthèse et la respiration cellulaire produisent des molécules utilisées pour l'énergie. Cependant, la photosynthèse produit le glucose de sucre, qui est une molécule de stockage d'énergie. La respiration cellulaire prend le sucre et le transforme en une forme que les plantes et les animaux peuvent utiliser.
La photosynthèse nécessite du dioxyde de carbone et de l'eau pour produire du sucre et de l'oxygène. La respiration cellulaire utilise de l'oxygène et du sucre pour libérer de l'énergie, du dioxyde de carbone et de l'eau.
Les plantes et autres organismes photosynthétiques effectuent les deux ensembles de réactions. Le jour, la plupart des plantes prennent du dioxyde de carbone et libèrent de l'oxygène. Le jour et la nuit, les plantes utilisent l'oxygène pour libérer l'énergie du sucre et libérer du dioxyde de carbone. Chez les plantes, ces réactions ne sont pas égales. Les plantes vertes libèrent beaucoup plus d'oxygène qu'elles n'en utilisent. En fait, ils sont responsables de l'atmosphère respirable de la Terre.
Les organismes qui utilisent la lumière pour l'énergie nécessaire à la fabrication de leur propre nourriture sont appelés les producteurs. En revanche, les consommateurs sont des créatures qui mangent les producteurs pour obtenir de l'énergie. Alors que les plantes sont les producteurs les plus connus, les algues, les cyanobactéries et certains protistes fabriquent également du sucre via la photosynthèse.
La plupart des gens connaissent les algues et certains organismes unicellulaires sont photosynthétiques, mais saviez-vous certains animaux multicellulaires sont, aussi? Certains consommateurs effectuent la photosynthèse comme source d'énergie secondaire. Par exemple, une espèce de limace de mer (Elysia chlorotica) vole les chloroplastes d'organites photosynthétiques des algues et les place dans ses propres cellules. La salamandre maculée (Ambystoma maculatum) a une relation symbiotique avec les algues, utilisant l'oxygène supplémentaire pour fournir les mitochondries. Le frelon oriental (Vespa orientalis) utilise le pigment xanthopérine pour convertir la lumière en électricité, qu'il utilise comme une sorte de cellule solaire pour alimenter l'activité nocturne.
La réaction globale décrit l'entrée et la sortie de la photosynthèse, mais les plantes utilisent différents ensembles de réactions pour atteindre ce résultat. Toutes les plantes utilisent deux voies générales: les réactions lumineuses et les réactions sombres (Cycle de Calvin).
"Normal" ou C3 la photosynthèse se produit lorsque les plantes ont beaucoup d'eau disponible. Cet ensemble de réactions utilise le enzyme RuBP carboxylase pour réagir avec le dioxyde de carbone. Le processus est très efficace car les réactions claires et sombres peuvent se produire simultanément dans une cellule végétale.
En C4 la photosynthèse, l'enzyme PEP carboxylase est utilisée à la place de RuBP carboxylase. Cette enzyme est utile lorsque l'eau peut être rare, mais toutes les réactions photosynthétiques ne peuvent pas avoir lieu dans les mêmes cellules.
Dans le métabolisme de l'acide cassulacé ou Photosynthèse CAM, le dioxyde de carbone n'est absorbé dans les plantes que la nuit, où il est stocké dans des vacuoles pour être traité pendant la journée. La photosynthèse CAM aide les plantes à conserver l'eau car les stomates foliaires ne sont ouverts que la nuit, quand il fait plus frais et plus humide. L'inconvénient est que la plante ne peut produire que du glucose à partir du dioxyde de carbone stocké. Parce que moins de glucose est produit, les plantes du désert utilisant la photosynthèse CAM ont tendance à croître très lentement.
Les plantes sont des magiciens en ce qui concerne la photosynthèse. Toute leur structure est conçue pour soutenir le processus. Les racines de la plante sont conçues pour absorber l'eau, qui est ensuite transportée par un tissu vasculaire spécial appelé xylème, de sorte qu'elle peut être disponible dans la tige et les feuilles photosynthétiques. Les feuilles contiennent des pores spéciaux appelés stomates qui contrôlent l'échange de gaz et limitent la perte d'eau. Les feuilles peuvent avoir un revêtement cireux pour minimiser la perte d'eau. Certaines plantes ont des épines pour favoriser la condensation de l'eau.
La plupart des gens savent que la photosynthèse libère l'oxygène dont les animaux ont besoin pour vivre, mais autre composante importante de la réaction est la fixation du carbone. Les organismes photosynthétiques éliminent le dioxyde de carbone de l'air. Le dioxyde de carbone est transformé en d'autres composés organiques, soutenant la vie. Alors que les animaux expirent du dioxyde de carbone, les arbres et les algues agissent comme un puits de carbone, gardant la plupart des éléments hors de l'air.