Fotosynteza jest zjawiskiem polegającym na przetworzeniu energii zawartej w promieniowaniu słonecznym na energię uwięziona w związkach chemicznych. W czasie fotosyntezy w obecności promieniowania słonecznego, z wody powstaje glukoza i tlen . Niezbędne do tych procesów są także barwniki fotosyntetyczne. Fotosynteza odbywa się w liściach roślin, w chloroplastach. Chloroplasty maja złożona budowę, w ich skład wchodzą grana- stosy spłaszczonych pęcherzyków ułożonych jedne na drugim oraz przestrzeń w którym są one zawieszone , czyli stroma. Barwinki fotosyntetyczne zlokalizowane są w błonach tych pęcherzyków, czyli w tylakoidach. Barwnikami tymi są chlorofile.
Komórki liścia zawierające chloroplasty stanowią tzw. miękisz asymilacyjny, czyli taką część liścia w którym zachodzi przede wszystkim fotosynteza. Skórka liści jest przeźroczysta, dzięki czemu promienie słoneczne mogą docierać do wszystkich komórek miękiszu. Ilość miękiszu asymilacyjnego jest uzależniona od warunków w jakich rośliny żyją. Rośliny żyjące w miejscach zacienionych posiadają liście o niezbyt grubej warstwie miękiszu twórczego, natomiast rośliny światłolubne mają liście zawierające dużą jego ilość.
Ogólny wzór fotosyntezy:
H2O + chlorofil + energia słoneczna → C6H12O6 (glukoza)+ ATP (energia)
Fotosynteza dzieli się na dwie fazy : ciemna i jasną.
Faza jasna fotosyntezy.
Etap ten zachodzi w granach chloroplastów i niezbędna jest tutaj obecność promieniowania słonecznego. W fazie tej dochodzi do związania energii świetlnej w wysokoenergetycznych związkach, które stanowią tzw. siłę asymilacyjną wykorzystywaną w kolejnym etapie fotosyntezy. Energia świetlna skumulowana jest w ATP oraz w zredukowanej formie NADP+ czyli NADPH2.
W czasie fazy jasnej dochodzi do ciągu reakcji fotochemicznych, czyli energia pochłonięta przez cząsteczkę chlorofilu jest zamieniana na energie wiązań chemicznych. W granach występuje kilka rodzajów chlorofilów A oraz chlorofil B i karotenoidy. Chlorofile A różnią się miedzy sobą długością światła jakie pochłaniają . Dwa z nich tzn. chlorofil A 700 i A 680 biorą udział w reakcjach fotochemicznych. Tworzą ona tzw. fotosystemy : PS I ( 700 ) oraz PSII ( 680 ), z których wybijane są elektrony . Elektrony te przechodzą przez szereg przenośników , w wyniku czego oddają energię w sobie zakumulowaną.
Powstanie ATP zwiane jest z procesem fosforylacji ADP, do którego wykorzystywana jest energia elektronu.
Chemosynteza.
Jest to proces produkcji materii organicznej z wykorzystaniem energii chemicznej. Chemosyntezę przeprowadzają niektóre gatunki bakterii. Substratem tych reakcji mogą być rożnego rodzaju substancje np. amoniak, CO, mocznik, metan oraz niektóre jony takie jak jony wodorowe, żelazowe, siarkowe. Energia niezbędna w tych procesach powstaje w wyniku utleniania tych związków.
Ogólny wzór chemosyntezy :
SUBSTRAT + 1/2 O2 → SUBSTRAT utleniony + ENERGIA
CO2 + H2O + ENERGIA → ZW.ORG. + O2
Bakterie chemosyntetyzujące mają szczególnie ważne znaczenie w rolnictwie.
Należą do nich bakterie wykorzystujące energię z utleniania związków azotu , czyli bakterie nitryfikacyjne oraz bakterie siarkowe, czerpiące energię z przetwarzania związków siarki.
Do bakterii nitryfikacyjnych zalicza się bakterie z grupy Nitrosomonas i Nitrosobacter , które przekształcają amoniak zawarty w glebie w łatwo przyswajalne jony NO3- .
Natomiast bakterie siarkowe utleniają szkodliwy H2S do siarczanów.
Bakterie przeprowadzające procesy chemosyntezy mają duże znaczenie dla środowiska. Gatunki tych bakterii żyjące w wodzie przyczyniają się do jej oczyszczania. Tak samo niektóre gatunki glebowe powodują rozkład toksycznych związków w wodach podziemnych a także w podłożu. Dzięki bakteriom chemosyntetyzującym nieprzyswajalne związki organiczne zawarte w glebie są przekształcane w prostsze, które mogą być pobierane przez rośliny.