Fotosynteesissä

Fotosynteesi on kasvien, levien ja joidenkin bakteerien prosessi, jossa valoenergia muunnetaan kemialliseksi energiaksi ja hiilidioksidista rakennetaan orgaanisia yhdisteitä. Prosessi jakautuu valo- ja pimeäreaktioihin. Valoreaktiot tapahtuvat kloroplastien thylakoid-kalvoilla, joissa klorofylli ja muut pigmentit keräävät valon energiaa ja siirtävät elektroneja elektroninsiirtoketjussa. Vesi hajoaa fotolysoituneen vesimolekyylin kautta, happi vapautuu ilmakehään, ja syntyy ATP:ta sekä NADPH:ta.

Pimeäreaktiot, Calvinin kierto, tapahtuvat kloroplastien stromassa. Hiilidioksidi sitoutuu RuBP:iin RuBisCO-entsyymin katalysoimana ja muodostaa 3-PGA:ta. Näiden molekyylien sekä ATP:n ja NADPH:n avulla syntyy glyceraldehyde-3-phosphate (G3P). Osa G3P:sta käytetään glukoosin ja muiden sokereiden rakentamiseen, ja loput palautuvat takaisin RuBP:n muodostamiseksi kiertoa varten.

Fotosynteesi on elämän perusta, koska se tuottaa orgaanista hiiltä ja vapauttaa happea sekä vaikuttaa hiilen kiertoon. Eri kasveilla on erilaisia sopeutumistapoja: C3-, C4- ja CAM-tyypit, jotka ratkaisevat hiilen kiinnittymisen ja vedenpidätyksen ympäristötilanteissa. Kloroplastien grana- ja stromaalueet sekä pigmentit, kuten klorofylli a ja b sekä karotenoidit, osallistuvat valonkeruuseen. Prosessin tehokkuuteen vaikuttavat valo, lämpötila ja hiilidioksidin saatavuus.