Fotosynteesijärjestelmät

Fotosynteesijärjestelmät ovat soluelimiä, jotka vastaavat fotosynteesin toteuttamisesta. Fotosynteesi on prosessi, jossa valoenergia muunnetaan kemialliseksi energiaksi sokerien muodossa. Kasveissa, levissä ja syanobakteereissa fotosynteesijärjestelmät sijaitsevat erityisissä organelleissa, joita kutsutaan kloroplasteiksi. Kloroplasteissa on kalvorakenteita, joita kutsutaan tylakoideiksi, joissa fotosynteesin valoreaktiot tapahtuvat. Sytokromi b6f-kompleksi ja ATP-syntaasi ovat tärkeitä proteiinikomplekseja, jotka osallistuvat elektronien kuljetukseen ja ATP:n tuotantoon tylakoidikalvolla.

Fotosynteesi voidaan jakaa kahteen päävaiheeseen: valoreaktioihin ja pimeäreaktioihin. Valoreaktioissa valoenergia absorboidaan pigmenttimolekyyleihin, kuten klorofylliin, ja käytetään veden hajottamiseen ja hapen vapauttamiseen. Tässä prosessissa syntyy myös ATP:tä ja NADPH:ta, jotka ovat energiankantajia. Pimeäreaktioissa, jotka tapahtuvat kloroplastien stroomassa, ATP:tä ja NADPH:ta käytetään hiilidioksidin muuntamiseen sokereiksi Calvinsyklin avulla.

Fotosynteesijärjestelmien tehokkuus ja rakenne vaihtelevat eri organismeilla ja riippuvat ympäristöolosuhteista. Jotkin kasvit, kuten CAM-kasvit, ovat kehittäneet erityisiä strategioita fotosynteesin optimoimiseksi kuivissa olosuhteissa. Fotosynteesin ymmärtäminen on olennaista maapallon elämän kannalta, sillä se on useimpien ekosysteemien perusta ja tuottaa happea, jota useimmat organismit tarvitsevat hengitykseen. Kasvien biomassaan sitoutunut energia siirtyy ravintoketjuja pitkin muihin eliöihin.