Dit alles gebeurt op cellulair niveau in de thylakoïden van de plant, individuele afgeplatte zakjes, gerangschikt in grana of stapels in de chloroplasten van de plant of boomcellen.

De Calvin Cycle, genoemd naar Berkeley-biochemicus Melvin Calvin (1911-1997), de ontvanger van de 1961 Nobelprijs voor de chemie voor het ontdekken van de Dark Reaction-fase, is het proces waarbij de plant suiker maakt met behulp van NADPH en ATP van de lichte reactiefase. Tijdens de Calvin-cyclus vinden de volgende stappen plaats:

Ingebed in het thylakoïde membraan zijn twee lichtvangende systemen: fotosysteem I en fotosysteem II bestaande uit meerdere antenne-achtige eiwitten, waar de bladeren van de plant de lichtenergie veranderen in chemische energie. Fotosysteem I levert een voorraad energiezuinige elektronendragers, terwijl de andere de bekrachtigde moleculen levert waar ze naartoe moeten.

Chlorofyl is het lichtabsorberende pigment, in de bladeren van planten en bomen, dat de fotosynthese begint werkwijze. Als een organisch pigment in de chloroplast thylakoïde, absorbeert chlorofyl alleen energie binnen een smalle band van het elektromagnetische spectrum geproduceerd door de zon binnen het golflengtebereik van 700 nanometer (nm) tot 400 nm. Het wordt de fotosynthetisch actieve stralingsband genoemd en groen bevindt zich in het midden van het zichtbare lichtspectrum dat de lagere energie scheidt, maar langere golflengte rood, geel en oranje van de hoge energie, kortere golflengte, blauw, indigo en viooltjes.

Omdat chlorofylen een enkel foton of afzonderlijk pakket met lichtenergie absorberen, worden deze moleculen opgewonden. Zodra het plantenmolecuul opgewonden raakt, omvat de rest van de stappen in het proces het krijgen van dat opgewonden molecuul in het energietransportsysteem via de energiedrager nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat of NADPH, voor levering aan de tweede fase van fotosynthese, de Dark Reaction-fase of de Calvin-cyclus.

Na het binnengaan van de elektrontransportketen, extraheert het proces waterstofionen uit het opgenomen water en levert het af aan de binnenkant van de thylakoïde, waar deze waterstofionen zich ophopen. De ionen passeren een semi-poreus membraan van de stromale zijde naar het thylakoïde lumen en verliezen een deel van de energie in het proces, terwijl ze door de eiwitten bewegen die tussen de twee fotosystemen bestaan. De waterstofionen verzamelen zich in het thylakoïde lumen waar ze wachten op nieuwe energie voordat ze deelnemen aan het proces dat Adenosine trifosfaat of ATP, de energetische valuta van de cel, maakt.

De antenne-eiwitten in fotosysteem 1 absorberen een ander foton, doorgeven aan het PS1-reactiecentrum genaamd P700. Een geoxideerd centrum, P700 stuurt een hoogenergetisch elektron naar nicotine-amide adenine dinucleotide fosfaat of NADP + en vermindert het om NADPH en ATP te vormen. Dit is waar de plantencel lichtenergie omzet in chemische energie.

De chloroplast coördineert de twee fasen van fotosynthese om lichtenergie te gebruiken om suiker te maken. De thylakoïden in de chloroplast vertegenwoordigen de plaatsen van de lichtreacties, terwijl de Calvin-cyclus plaatsvindt in het stroma.
Fotosynthese en cellulaire ademhaling

Cellulaire ademhaling, gebonden aan het fotosynthese-proces, vindt plaats in de plantencel zoals het neemt lichtenergie op, verandert het in chemische energie en geeft zuurstof terug in de atmosfeer. Ademhaling treedt op in de plantencel wanneer de tijdens het fotosynthetische proces geproduceerde suikers zich verenigen met zuurstof om energie voor de cel te maken, waarbij kooldioxide en water worden gevormd als bijproducten van de ademhaling. Een eenvoudige vergelijking voor ademhaling is tegengesteld aan die van fotosynthese: glucose + zuurstof \u003d energie + kooldioxide + lichtenergie.

Cellulaire ademhaling vindt plaats in alle levende cellen van de plant, niet alleen in de bladeren, maar ook in de wortels van de plant of boom. Omdat cellulaire ademhaling geen lichtenergie nodig heeft, kan dit zowel overdag als 's nachts plaatsvinden. Maar planten die te veel water geven in bodems met een slechte drainage, veroorzaken een probleem met de celademhaling, omdat overstroomde planten niet voldoende zuurstof via hun wortels kunnen opnemen en glucose kunnen transformeren om de metabole processen van de cel te handhaven. Als de plant te lang te veel water krijgt, kunnen de wortels van zuurstof worden beroofd, wat in wezen de cellulaire ademhaling kan stoppen en de plant kan doden.
Global Warming and Photosynthesis Reaction

University of California Merced Professor Elliott Campbell en zijn team van onderzoekers merkten in een artikel in april 2017 in "Nature", een internationaal wetenschappelijk tijdschrift, op dat het fotosyntheseproces dramatisch toenam in de 20e eeuw. Het onderzoeksteam ontdekte een wereldwijd record van het fotosynthetische proces dat zich uitstrekt over tweehonderd jaar.

Dit leidde hen tot de conclusie dat het totaal van alle fotosynthese van planten op de planeet groeide met 30 procent in de jaren die ze hebben onderzocht. Hoewel het onderzoek niet specifiek de oorzaak van een toename van het fotosyntheseproces wereldwijd identificeerde, suggereren de computermodellen van het team verschillende processen, in combinatie, die kunnen leiden tot zo'n grote toename van de wereldwijde plantengroei.

De modellen toonde aan dat de belangrijkste oorzaken van verhoogde fotosynthese verhoogde kooldioxide-emissies in de atmosfeer zijn (voornamelijk als gevolg van menselijke activiteiten), langere groeiseizoenen vanwege de opwarming van de aarde als gevolg van deze emissies en verhoogde stikstofvervuiling veroorzaakt door massale landbouw en verbranding van fossiele brandstoffen. Menselijke activiteiten die tot deze resultaten hebben geleid, hebben zowel positieve als negatieve effecten op de planeet.

Professor Campbell merkte op dat hoewel verhoogde kooldioxide-emissies gewasproductie stimuleren, het ook de groei van ongewenst onkruid en invasieve soorten stimuleert. Hij merkte op dat verhoogde kooldioxide-uitstoot rechtstreeks klimaatverandering veroorzaakt, wat leidt tot meer overstromingen langs kustgebieden, extreme weersomstandigheden en een toename van de verzuring van de oceaan, die allemaal samengestelde effecten hebben.

Terwijl de fotosynthese in de 20e eeuw toenam eeuw veroorzaakte het ook dat planten meer koolstof opslaan in ecosystemen over de hele wereld, waardoor ze koolstofbronnen worden in plaats van koolstofputten. Zelfs met de toename van de fotosynthese kan de toename de verbranding van fossiele brandstoffen niet compenseren, omdat meer kooldioxide-uitstoot door de verbranding van fossiele brandstoffen het vermogen van een plant om CO2 op te nemen, vaak overweldigt.

De onderzoekers analyseerden Antarctische sneeuwgegevens verzameld door de National Oceanic and Atmospheric Administration om hun bevindingen te ontwikkelen. Door het gas dat in de ijsmonsters is opgeslagen te bestuderen, hebben de onderzoekers de mondiale atmosferen van het verleden bekeken