Ehkki suhkru glükoosi kasutatakse energia saamiseks, on sellel ka muid eesmärke. Näiteks kasutavad taimed glükoosi ehitusplokina tärklise ehitamiseks pikaajaliseks energia salvestamiseks ja tselluloosi ehitamiseks struktuuride ehitamiseks.
Kõige tavalisem molekul, mida kasutatakse fotosünteesiks, on klorofüll. Taimed on rohelised, kuna nende rakud sisaldavad arvukalt klorofülli. Klorofüll neelab päikeseenergiat, mis juhib reaktsiooni süsinikdioksiidi ja vee vahel. Pigment näib roheline, kuna see neelab sinist ja punast valguse lainepikkust, peegeldades rohelist.
Klorofüll pole üksik pigmendi molekul, vaid pigem sarnaste struktuuridega molekulide perekond. On ka teisi pigmendimolekule, mis neelavad / peegeldavad erinevat valguse lainepikkust.
Taimed tunduvad rohelised, kuna nende kõige rikkalikum pigment on klorofüll, kuid mõnikord näete teisi molekule. Sügisel annavad lehed talveks ettevalmistamisel vähem klorofülli. Kuna klorofülli tootmine aeglustub, lehed muudavad värvi. Näete teiste fotosünteetiliste pigmentide punast, lillat ja kuldset värvi. Tavaliselt näitavad vetikad ka teiste värve.
Mitokondrid teostavad rakulist aeroobset hingamist, mille käigus adenosiintrifosfaadi (ATP) saamiseks kasutatakse hapnikku. Ühe või mitme fosfaatrühma eemaldamine molekulist vabastab energiat taime ja loomsete rakkude kujul.
Kloroplastid sisaldavad klorofülli, mida kasutatakse fotosünteesis glükoosi valmistamiseks. Kloroplast sisaldab struktuure, mida nimetatakse grana ja stroom. Grana meenutab virna pannkooke. Kollektiivselt moodustavad grana vorm a struktuur, mida nimetatakse tülakoidiks. Granaadis ja tülakoidis toimuvad valgust sõltuvad keemilised reaktsioonid (need, mis hõlmavad klorofülli). Granaadi ümber olevat vedelikku nimetatakse stroomaks. Siin toimuvad valgust sõltumatud reaktsioonid. Valgust sõltumatuid reaktsioone nimetatakse mõnikord "tumedateks reaktsioonideks", kuid see tähendab lihtsalt, et valgust pole vaja. Reaktsioonid võivad toimuda valguse juuresolekul.
Glükoos on lihtne suhkur, kuid samas on see suur molekul, võrreldes süsihappegaasi või veega. Ühe molekuli glükoosi ja kuue molekuli hapniku saamiseks kulub kuus molekuli süsinikdioksiidi ja kuus molekuli vett. tasakaalustatud keemiline võrrand üldine reaktsioon on:
Nii fotosüntees kui ka rakuline hingamine annavad energiat energia saamiseks. Fotosünteesi käigus saadakse aga suhkru glükoos, mis on energia salvestamise molekul. Rakuline hingamine võtab suhkru ja muudab selle vormiks, mida saavad kasutada nii taimed kui ka loomad.
Fotosünteesiks on vaja suhkru ja hapniku tootmiseks süsinikdioksiidi ja vett. Rakuline hingamine kasutab hapnikku ja suhkrut energia, süsinikdioksiidi ja vee eraldamiseks.
Taimed ja muud fotosünteesivad organismid teostavad mõlemat reaktsiooni. Päeval võtab enamik taimi süsinikdioksiidi ja eraldab hapnikku. Päeval ja öösel kasutavad taimed hapnikku suhkru energia eraldamiseks ja süsihappegaasi eraldamiseks. Taimedes pole need reaktsioonid võrdsed. Rohelised taimed eraldavad palju rohkem hapnikku kui nad kasutavad. Tegelikult vastutavad nad Maa hingava atmosfääri eest.
Organisme, mis kasutavad valgust oma toidu valmistamiseks vajaliku energia saamiseks, nimetatakse tootjad. Seevastu tarbijad on olendid, kes söövad tootjaid energia saamiseks. Kui taimed on kõige tuntumad tootjad, siis vetikad, sinivetikad ja mõned protistid toodavad suhkrut ka fotosünteesi teel.
Enamik inimesi tunneb vetikaid ja mõned üherakulised organismid on fotosünteetilised, kuid kas teadsite? mõned mitmerakulised loomad on, ka? Mõned tarbijad teostavad sekundaarse energiaallikana fotosünteesi. Näiteks meriliigiliik (Elysia chlorotica) varastab vetikatest fotosünteesivad organellid kloroplastid ja paigutab need oma rakkudesse. Täpiline salamandr (Ambystoma maculatum) on sümbiootilises seoses vetikatega, kasutades mitokondrite varustamiseks lisahapnikku. Idamaine sarvjas (Vespa orientalis) kasutab pigmendi ksantoperiini valguse muundamiseks elektrienergiaks, mida ta kasutab omamoodi päikeseelemendina öise tegevuse toiteks.
Üldine reaktsioon kirjeldab fotosünteesi sisendit ja väljundit, kuid taimed kasutavad selle tulemuse saavutamiseks erinevaid reaktsioonide komplekte. Kõik taimed kasutavad kahte üldist rada: tulereaktsioone ja tumedaid reaktsioone (Calvini tsükkel).
"Tavaline" või C3 fotosüntees toimub siis, kui taimedel on palju vaba vett. Selles reaktsioonide kogumis kasutatakse: ensüüm RuBP karboksülaas reageerimiseks süsinikdioksiidiga. Protsess on väga tõhus, kuna taimerakus võivad üheaegselt toimuda nii valguse kui ka pimeduse reaktsioonid.
C-s4 fotosünteesi korral kasutatakse RuBP karboksülaasi asemel ensüümi PEP karboksülaasi. See ensüüm on kasulik, kui vett võib olla vähe, kuid kõik fotosünteesi reaktsioonid ei saa toimuda samades rakkudes.
Cassulacean-happe metabolismis või CAM-i fotosüntees, võetakse süsinikdioksiidi taimedesse ainult öösel, kus seda hoitakse vaakumites, mida töödeldakse päeva jooksul. CAM-i fotosüntees aitab taimedel vett säästa, kuna leherootsud on avatud ainult öösel, kui see on jahedam ja niiske. Puuduseks on see, et taim suudab glükoosi toota ainult talletatud süsinikdioksiidist. Kuna glükoosi toodetakse vähem, kipuvad CAM-i fotosünteesi kasutavad kõrbetaimed kasvama väga aeglaselt.
Fotosünteesi osas on taimed võlurid. Kogu nende struktuur on loodud protsessi toetamiseks. Taime juured on ette nähtud vee imamiseks, mida seejärel transpordib spetsiaalne vaskulaarne kude, mida nimetatakse ksüleemiks, nii et see võib olla saadaval fotosünteesi varres ja lehtedes. Lehed sisaldavad spetsiaalseid poore, mida nimetatakse stomataks, mis kontrollivad gaasivahetust ja piiravad vee kadu. Veekao minimeerimiseks võib lehtedel olla vahajas kate. Mõnel taimel on seljad, et soodustada vee kondenseerumist.
Enamik inimesi on teadlikud, et fotosüntees vabastab hapniku, mida loomad peavad elama, kuid muu oluline komponent reaktsiooni osa on süsiniku fikseerimine. Fotosünteetilised organismid eemaldavad õhust süsinikdioksiidi. Süsinikdioksiid muundatakse muudeks orgaanilisteks ühenditeks, toetades elu. Sel ajal kui loomad hingavad välja süsinikdioksiidi, toimivad puud ja vetikad süsiniku valajana, hoides suurema osa elemendist õhus.