פוטוסינתזה הוא התהליך שבו מיוצר המזון בצמחים, אצות ויצורים חד-תאיים אוטוטרופיים. אחד מתוצרי הלוואי של התהליך הוא החמצן, שחיוני לקיום החיים בכדור הארץ. התהליך מורכב משני שלבים עיקריים: הוא מתחיל בתהליך תלוי אור שבמהלכו נוצרים האנרגיה והמחזרים שדרושים לחלק השני שאינו תלוי באור, שבו הפחמן הדו-חמצני הופך לסוכר. הסרטון שלפנינו מתאר את התהליך התלוי באור.
הסרטון הופק במסגרת פרויקט Virtual Cell של אוניברסיטת צפון דקוטה בארה"ב. תורגם בידי צוות דוידסון אונליין.
התהליך תלוי האור מספק את חומרי האנרגיה הדרושים לתהליך השני שאינו תלוי באור, כלומר לייצור הסוכר. הוא מזכיר במידה מסוימת את תהליך הנשימה התאי המתרחש במיטוכונדריה. ה-ATP – מטבע האנרגיה של התא – מיוצר על ידי שימוש במפל ריכוזים של יוני מימן, שמפעיל את האנזים ATP סינתאז וגורם לו לייצר את ה-ATP. בתהליך נוצרת המולקולה המחזרת החשובה NADPH.
לצורך תהליך הפוטוסינתיזה הצמח קולט מים, פחמן דו-חמצני ואור כדי לייצר מהם סוכר ופולט חמצן, בתהליך שמתרחש באברון בשם כלורופלסט. לפי התיאוריה האנדוסימביונטית, הכלורופלסט נוצר במקור כשתאים קדומים בלעו תאים פוטוסינתטיים, אך במקום לעכל אותם הם יצרו איתם קשר סימביוטי שפיתח תלות הדדית בין הטורף לנטרף. התא הטורף מספק לכלורופלסט הגנה וחומרי גלם ומקבל ממנו בתמורה אנרגיה, סוכרים וסילוק של פחמן דו-חמצני. קיימות עדויות מדעיות שמאוששות את התיאוריה. תיאוריה דומה מסבירה איך נוצרו המיטוכונדריה בתא.
הפוטוסינתזה קשורה ישירות גם לתופעת ההתחממות הגלובלית. בתהליך הפוטוסינתזה הכלורופלסט ממיר שש מולקולות של פחמן דו-חמצני לסוכר, כך שעל כל מולקולת סוכר שנוצרת מסולקות מהאטמוספירה שש מולקולות של פחמן דו-חמצני. היות שפחמן הדו-חמצני הוא אחד מגזי החממה שגורמים לתופעת ההתחממות הגלובלית, צמחים הם אחד האמצעים הטובים ביותר לסילוק גזי חממה מיותרים. למרבה הצער, מאגרי הצמחייה הגדולים ביותר בעולם – יערות הגשם המשווניים בדרום אמריקה ובאפריקה – נכרתים כיום לצורכי חקלאות וחומרי גלם בלי לשקול את התוצאות.
בגלל תהליך הפוטוסינתזה הצמחים הפכו לבסיס של כל שרשרת המזון, והם מקור התזונה והאנרגיה של חיות רבות, שבתורן משמשות מזון לחיות אחרות. פגיעה בצמחים עלולה להרוס בתי גידול שלמים עקב סילוק הבסיס הרחב של פירמידת המזון.
