Nors cukraus gliukozė naudojama energijai, ji turi ir kitų tikslų. Pavyzdžiui, augalai naudoja gliukozę kaip statybinį bloką krakmolui gaminti ilgalaikiam energijos kaupimui ir celiuliozę statiniams statyti.
Dažniausiai naudojama fotosintezei naudojama molekulė chlorofilo. Augalai yra žali, nes jų ląstelėse yra gausu chlorofilo. Chlorofilas sugeria saulės energiją, kuri skatina anglies dioksido ir vandens reakciją. Pigmentas atrodo žalias, nes jis sugeria mėlynos ir raudonos šviesos bangas, atspindinčias žalią.
Chlorofilas nėra atskira pigmento molekulė, tai greičiau yra susijusių molekulių, turinčių panašią struktūrą, šeima. Yra ir kitų pigmento molekulių, sugeriančių / atspindinčių skirtingą šviesos bangos ilgį.
Augalai atrodo žali, nes gausiausias jų pigmentas yra chlorofilas, tačiau kartais galite pamatyti kitas molekules. Rudenį, ruošiantis žiemai, lapai gamina mažiau chlorofilo. Lėtėjant chlorofilo gamybai, lapai keičia spalvą. Galite pamatyti raudoną, violetinę ir auksinę kitų fotosintetinių pigmentų spalvas. Dumbliai paprastai rodo ir kitų spalvas.
Mitochondrijose atliekamas aerobinis ląstelių kvėpavimas, kurio metu deguonis pagamintas adenozino trifosfatas (ATP). Išardžius vieną ar daugiau fosfato grupių, molekulė išskiria energiją augalų ir gyvūnų ląstelių pavidalu.
Chloroplastuose yra chlorofilo, kuris naudojamas fotosintezėje gliukozei gaminti. Chloroplastą sudaro struktūros, vadinamos grana ir stroma. Grana primena krūvą blynų. Bendrai grana sudaro a struktūra vadinama tiroidais. Grana ir tirolakoidai yra ten, kur vyksta nuo šviesos priklausančios cheminės reakcijos (susijusios su chlorofilu). Skystis aplink grana yra vadinamas stroma. Čia vyksta nuo šviesos nepriklausomos reakcijos. Šviesos nepriklausomos reakcijos kartais vadinamos „tamsiosiomis reakcijomis“, tačiau tai tiesiog reiškia, kad šviesa nereikalinga. Reakcijos gali vykti esant šviesai.
Gliukozė yra paprastas cukrus, tačiau, palyginti su anglies dioksidu ar vandeniu, ji yra didelė molekulė. Iš vienos gliukozės molekulės ir šešios deguonies molekulės reikia šešių anglies dioksido molekulių ir šešių molekulių vandens. subalansuota cheminė lygtis bendra reakcija yra:
Tiek fotosintezė, tiek ląstelių kvėpavimas suteikia energijai panaudoti naudojamas molekules. Tačiau fotosintezės metu susidaro cukraus gliukozė, kuri yra energijos kaupimo molekulė. Kvėpavimas ląstelėje paima cukrų ir paverčia jį tokia forma, kurią gali naudoti tiek augalai, tiek gyvūnai.
Fotosintezei reikalingas anglies dioksidas ir vanduo, kad susidarytų cukrus ir deguonis. Korinio kvėpavimo metu deguonis ir cukrus išskiria energiją, anglies dioksidą ir vandenį.
Augalai ir kiti fotosintetiniai organizmai vykdo abi reakcijų grupes. Dieną dauguma augalų pasiima anglies dioksidą ir išskiria deguonį. Dieną ir naktį augalai naudoja deguonį, kad išskiria energiją iš cukraus ir išskiria anglies dioksidą. Augaluose šios reakcijos nėra vienodos. Žali augalai išskiria daug daugiau deguonies, nei sunaudoja. Tiesą sakant, jie yra atsakingi už Žemės kvėpuojančią atmosferą.
Organizmai, kurie naudoja šviesą energijai, reikalingai savo maistui gaminti, yra vadinami gamintojai. Priešingai, vartotojai yra būtybės, kurios valgo gamintojus, norėdamos gauti energijos. Nors augalai yra žinomiausi augintojai, dumbliai, melsvadumbliai ir kai kurie protistai cukrų gamina fotosintezės būdu.
Dauguma žmonių žino dumblius, o kai kurie vienaląsčiai organizmai yra fotosintetiniai, tačiau ar žinojai kai kurie daugialąsčiai gyvūnai yrataip pat? Kai kurie vartotojai vykdo fotosintezę kaip antrinį energijos šaltinį. Pavyzdžiui, jūrų šliužo rūšis (Elysia chlorotica) iš dumblių vagia fotosintetinius organelių chloroplastus ir įdeda į savo ląsteles. Taškinis salamandras (Ambystoma maculatum) turi simbiotinį ryšį su dumbliais, naudojant papildomą deguonį mitochondrijoms tiekti. Rytietiškas ragelis (Vespa orientalis) naudoja pigmento ksanthoperiną, kad šviesa būtų paversta elektra, kurią jis naudoja kaip savotišką saulės elementą nakties veiklai palaikyti.
Bendra reakcija apibūdina fotosintezės įvestį ir išvestį, tačiau augalai šiam rezultatui pasiekti naudoja skirtingas reakcijų grupes. Visi augalai naudojasi dviem būdais: šviesos ir tamsiosios reakcijos (Kalvino ciklas).
„Normalus“ arba C3 fotosintezė vyksta tada, kai augalai turi daug vandens. Šis reakcijų rinkinys naudoja fermentas RuBP karboksilazė reaguoja su anglies dioksidu. Procesas yra labai efektyvus, nes augalo ląstelėje gali vykti ir šviesos, ir tamsiosios reakcijos.
C4 fotosintezės metu vietoje RuBP karboksilazės naudojamas fermentas PEP karboksilazė. Šis fermentas yra naudingas, kai trūksta vandens, tačiau visos fotosintezės reakcijos negali vykti tose pačiose ląstelėse.
Cassulacean-rūgšties metabolizme arba CAM fotosintezė, anglies dioksidas į augalus patenka tik naktį, kur jis laikomas vakuoliuose, kad būtų galima perdirbti dienos metu. CAM fotosintezė padeda augalams išsaugoti vandenį, nes lapų stiebai būna atviri tik naktį, kai vėsiau ir drėgnesnė. Trūkumas yra tas, kad augalas gali gaminti gliukozę tik iš kaupiamo anglies dioksido. Kadangi gaminama mažiau gliukozės, dykumos augalai, naudojantys CAM fotosintezę, linkę augti labai lėtai.
Augalai yra burtininkai, kiek tai susiję su fotosinteze. Visa jų struktūra yra sukurta palaikyti procesą. Augalo šaknys yra skirtos absorbuoti vandenį, kurį vėliau perneša specialus kraujagyslių audinys, vadinamas ksilemu, todėl jo gali būti fotosintetiniame stiebe ir lapuose. Lapuose yra specialios poros, vadinamos stomata, kurios kontroliuoja dujų mainus ir riboja vandens praradimą. Lapai gali būti padengti vaškine danga, kad vandens nuostoliai būtų kuo mažesni. Kai kurie augalai turi spyglių, skatinančių vandens kondensaciją.
Dauguma žmonių supranta, kad fotosintezė išskiria deguonį, kurį gyvūnai turi gyventi, tačiau kitas svarbus komponentas reakcijos yra anglies fiksacija. Fotosintetiniai organizmai pašalina anglies dioksidą iš oro. Anglies dioksidas virsta kitais organiniais junginiais, palaikančiais gyvenimą. Nors gyvūnai iškvepia anglies dioksidą, medžiai ir dumbliai veikia kaip anglies kaupiklis, todėl didžioji dalis elemento netenka oro.