Fotosynteza jest procesem , czasie którego następuje synteza związków organicznych z dwutlenku węgla i wody. Do procesów tych niezbędną jest energia promieniowania słonecznego. Fotosynteza jest charakterystyczna tylko dla organizmów roślinnych , odbywa się w specjalnie do tego przystosowanych organellach - chloroplastach.

Fotosyntezę dzielimy na dwie fazy : jasną i ciemną .

Faza jasna zachodzi w błonach tylakoidów, czyli spłaszczonych pęcherzyków wewnątrz chloroplastów. W błonach tych występują barwniki fotosyntetyczne ( chlorofile ) oraz przenośniki elektronowe. Kwant światła padający na cząsteczkę chlorofilu powoduje wybicie z niej elektronu o dużym ujemnym potencjale oksydoredukcyjnym. Przejście elektronu przez ciąg przenośników związane jest ze spadkiem jego potencjału a powstała w tym czasie energia wykorzystywana jest do transportu elektronów do tylakoidów. Różnica w stężeniu protonów po dwóch stronach błony jest wykorzystywana do syntezy ATP.

Procesy zachodzące w fazie jasnej fotosyntezy określane są jako fosforylacja fotosynetyczna i może ona zachodzić w sposób cykliczny lub niecykliczny. W czasie fosforylacji cyklicznej wybity elektron po przejściu przez przenośniki elektronowe powraca do cząsteczki chlorofilu z której został wybity, natomiast w fosforylacji niecyklicznej " dziura elektronowa " w chlorofilu jest uzupełniana elektronami pochodzącymi z rozpadu ( fotolizy ) wody.

W błonach tylakoidów występuje kilak rodzajów chlorofilu :

-chlorofil a - pochłania najefektywniej światło o fali długości 680nm ( światło czerwone ) oraz o długości 440nm ( światło fioletowe);

-chlorofil b - pochłania światło niebieskie i pomarańczowo-czerwone;

-chlorofil P700- absorbuje światło o fali długości 700nm ( światło purpurowe ).

Faza ciemna fotosyntezy.

W czasie tej fazy dwutlenek węgla zostaje wbudowany w cząsteczki związków organicznych w czasie licznych reakcji, które tworzą razem cykl Calvina. Faza ciemna zachodzi w przestrzeni między tylakoidami - w stromie. Wynikiem przyłączenia CO2 do substancji organicznej jest związek trójweglowy - aldehyd-3 fosfoglicerynowy.

Na cykl Calvina składają się etapy :

  1. Karboksylacja- przyłączenie się CO2 do rybulozobisfosforanu ( RuBP ), w wyniku czego powstaje kwas 3-fosfoglicerynowy.
  2. Redukcja - zachodzi dzięki sile asymilacyjnej ( ATP i NADPH2 ), kwas redukowany jest do aldehydu -3 fosfoglicerynowego.
  3. Regeneracja - odtworzenie cząsteczek rybulozobisfosforanu.
  4. Synteza - produkcja cukrów i wielocukrów z aldehydu 3-fosfoglicerynowego.