תוֹכֶן
בני אדם ורוב בעלי החיים האחרים זקוקים לדברים מסוימים בכדי לשרוד. חמצן הוא אחד מהם, והגלוקוז הפחמימות הוא אחר. למרבה המזל, צמחים (וחיידקים ואצות מסוימים) מייצרים את שני אלה כתוצאה מתהליך מורכב המכונה פוטוסינתזה.
הנוסחה
הנוסחה הקשורה לתהליך הפוטוסינתזה היא
6 ח2O + 6CO2 = ג6ח12הו6 + 6O2.
הנוסחה הזו אומרת לך שש שש מולקולות של מים פלוס שש מולקולות של פחמן דו חמצני יפיקו מולקולה אחת של גלוקוז פלוס שש מולקולות של חמצן. כל התהליך הזה עובר שני שלבים ברורים לפני סיומו. השלב הראשון הוא תהליך תלוי באור והשלב השני הוא תהליך עצמאי לאור.
תלוי קל
בתהליך התלוי באור, האלקטרונים של הכלורופלסטים (אברונים מיוחדים המשמשים לביצוע פוטוסינתזה) נרגשים למצב אנרגטי גבוה יותר כשהם מופגזים באור. אלקטרונים נרגשים אלה גורמים לסדרת תגובות המייצרות אדנוזין טריפוספט (ATP) וניקוטין-אדנין דינוקלוטיד פוספט (NADPH). לאחר מכן משתמשים ב- ATP ו- NADPH לייצור קשרי פחמן בתהליך עצמאי האור. מולקולות מים הקיימות בתהליך תלוי האור מפוצלות. מולקולות החמצן שלהם משתחררות לאטמוספירה.
עצמאי קל
נזכר בפיצול מולקולות המים בתהליך התלוי באור ששחרר מולקולות חמצן לאטמוספרה. מכיוון שהמים הם H20, עדיין נותר אטום מימן. אטום מימן זה משמש בתהליך עצמאי האור כאשר צמחים מוציאים את הפחמן הדו-חמצני מהאטמוספרה. הפחמן הדו-חמצני והמימן נקשרים זה לזה דרך תהליך הנקרא קיבוע פחמן, המהווה פחמימה לא ספציפית.
פוטופוספילילציה
פוטו-פוספורילציה היא התהליך שבאמצעותו מייצרת אנרגיית אור NADPH. פיגמנטים מיוחדים שנמצאים בתאי הצמח המכונים כלורופיל מאפשרים תהליך זה. שני הסוגים העיקריים של הכלורופיל הם כלורופיל A וכלורופיל B. במילים פשוטות, האלקטרונים של מולקולות מים הקיימות בכלורופיל B מתלהבים מנוכחות האור. כלורופיל B לוקח את אחד האלקטרונים הנרגשים האלה המפצל את ה- H2O מולקולה ל- H+ ו- O-2. הו-2 מומר ל- O2 ושוחרר לאווירה. האלקטרון הנרגש מחובר לקולטן אלקטרונים ראשוני, ובאמצעות סדרה של תגובות מורכבות נוצר NADPH. NADPH הוא נושא האנרגיה המשמש לקיבוע פחמן.
מחזור קלווין
צמחים מייצרים גלוקוז בתהליך המכונה מחזור קלווין. מחזור זה מפחמן דו חמצני שנלכד בתהליך עצמאי האור. עבור כל שש מולקולות של פחמן דו חמצני שנלכד ומוכנס למחזור, נוצרת מולקולה אחת של גלוקוז. הכימיקל השוטף את הפחמן הדו-חמצני לשימוש במחזור קלווין הוא ריבולוזה דו-פוספט.