תוֹכֶן
רוב האנשים יודעים כי פוטוסינתזה מתרחשת בעלים של צמחים. עם זאת, הצמח משתמש למעשה בסדרה של מבנים מיוחדים המוליכים את התגובות הכימיות הנחוצות להפיכת אנרגיית השמש למולקולות אנרגיה בהן ניתן להשתמש. בנוסף לאור, הצמחים זקוקים גם לפחמן דו חמצני, הנספג בנקבוביות הקטנות של העלים, כדי לבצע את התגובות הראשוניות.
החלק החשוב ביותר בפוטוסינתזה מתרחש בכלורופלסטים. צמחים פוטוסינתטיים קטנים אלה הנמצאים בעלים אוגרים כלורופיל, פיגמנט ירוק המופרש בקרומי הכלורופלסט. כלורופיל סופג מגוון רחב של ספקטרום האור, ומעניק לצמחים אנרגיה רבה ככל האפשר. החלק העיקרי בספקטרום האור שכלורופיל אינו סופג הוא ירוק, מה שמסביר מדוע לעלים יש גוונים שונים של ירוק. כלורופלסטים ירוקים אלה נשארים בתוך העלה. המשטח, שניתן לגעת בו, הוא האפידרמיס, ומגן על כל התהליכים המטבוליים המתרחשים בתוך העלה.
כלורופלסטים
Tilacoides
כלורופלסטים כוללים סדרת דיסקים הנקראים תילאואידים, הנמצאים זה על גבי זה ויוצרים מבנים המכונים גרנום. במבנים אלה מתרחש ייצור כלורופיל ובו הופך האור לאנרגיה כימית, המשמש לתהליכים נוספים. כל זה קורה כמעט אך ורק בעלים, כאשר מעט מאוד צמחים מייצרים כלורופיל במבנים אחרים.
תגובות בחושך
השלב השני של הפוטוסינתזה מכונה התגובה הכהה, מכיוון שהוא אינו זקוק לאור שמש כדי לקרות. תגובה זו מסירה אטומים מהאנרגיה הכימית הנוצרת בתילואקידים והופכת אותם לסוכרים פשוטים בהם הצמח יכול להשתמש או לאחסן, בהתאם לדרישת האנרגיה. תגובה זו מתרחשת בחלק אחר של הכלורופלסט הנקרא סטרומה. במקרים נדירים, צמחים מסוימים, במיוחד אלה החיים במדבר, אוגרים פחמן דו-חמצני או רכיבים אחרים הדרושים לפוטוסינתזה בתאים אחרים במבנים שלהם. זה מאפשר להם לבצע את השלבים השונים של הפוטוסינתזה, גם כאשר הם אינם מסוגלים לפתוח את הנקבוביות כדי לספוג את יסודות האוויר או לקבל אנרגיה מהשמש.