Fotosynteza - proces syntezy prostych związków organicznych (węglowodanów) z dwutlenku węgla i wody przebiegający dzięki wykorzystaniu energii świetlnej pochłanianej przez barwniki asymilacyjne.
Lokalizacja fotosyntezy:
u Prokariota (bakterie, sinice) w strukturach błoniastych leżących w cytoplazmie zwanych tylakoidami lub chromatoforami
u Eukariota w chloroplastach komórek budujących liście, łodygi zielne a także zmodyfikowane korzenie np. u storczyków.
Czynniki niezbędne do fotosyntezy:
światło - dostarcza energii do rozkładu wody i syntezy ATP. Proces zachodzi w świetle słonecznym jak i sztucznym.
dwutlenek węgla - jest substratem reakcji, rośliny pobierają go w postaci gazowej (formy lądowe) lub w postaci jonów wodorowęgłanowych (formy wodne). Przenikanie dwutlenku węgla do wnętrza rośliny regulują aparaty szparkowe.
woda - jest niezbędna do przebiegu procesu jako substrat (woda ulega rozkładowi na tlen, który jest uwalniany do środowiska, zaś wodór zostaje przeniesiony na dwutlenek węgla powodując jego redukcję) i środowisko reakcji. Zawartość wody w komórkach wpływa na otwarcie aparatów szparkowych a przez to reguluje wymianę gazową.
sole mineralne - w szczególności jony azotowe, magnezowe, żelazowe i manganowe są aktywatorami fotosyntezy gdyż są niezbędne do syntezy chlorofilu i enzymów uczestniczących w fotosyntezie.
barwniki asymilacyjne - pochłaniają energię świetlną i przekazują ją w formie energii wzbudzenia elektronu na łańcuch transportu elektronów. Do barwników tych zaliczamy:
a) chlorofile - są to najważniejsze barwniki fotosyntetyczny, uruchamiające przebieg procesu fotosyntezy. Zbudowane z czterech pierścieni pirolowych (układ porfiryny), ułożonych wokół centralnie położonego atomu Mg, oraz łańcucha węglowodorowego - fitolu, który umożliwia rozpuszczalność cząsteczki w lipidach i zakotwiczenie cząsteczki chlorofilu w błonie tylakoidu. W zależności od rodzaju podstawników bocznych dołączonych do pierścieni pirolowych wyróżnia się chlorofil a i b.
Podstawowe właściwości chemiczne chlorofilu:
nierozpuszczalność w wodzie
rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych
w reakcji z mocnymi zasadami powstają chlorofilidy (tzw. reakcja zmydlania czyli hydrolizy wiązania estrowego)
w reakcji z mocnymi kwasami powstaje feofityna (wytrącanie atomu Mg)