برخلاف جانوران، بیشتر گیاهان نیاز ندارند غذا پیدا کنند چراکه آنها می توانند برای خودشان غذا بسازند. گیاهان با استفاده از انرژی خورشید آب و دی اکسید کربن را به یک قند غنی از انرژی به نام گلوکز تبدیل می کنند. این فرایند فتوسنتز نامیده می شود.
معنی فتوسنتز «ساختن چیزها با نور است.» فتوسنتز داخل کپسول هایی در سلول های برگ، به نام کلروپلاست انجام می گیرد.
ساختن غذا و اکسیژن
گیاهان از برگ هایشان استفاده می کنند تا غذا بسازند. اکسیژن هم به عنوان یک محصول جانبی ایجاد می شود. در طول فتوسنتز، برگ های گیاه دی اکسید کربن را از جو می گیرند. برگ ها با استفاده از نور خورشید، دی اکسید کربن را با آبی که از ریشه ها به بالا کشیده می شود ترکیب می کنند تا گلوکز بسازند. اکسیژن هم در این واکنش شیمیایی تولید می شود و از برگ ها به هوای اطراف وارد می شود.
سلول های تولید کننده غذا
سلول های مختلف گیاهی وظایف مختلفی را انجام می دهند. سلول های نرده ای (palisade cells) و سلول های اسفنجی (spongy cells) درست زیر اپیدرم یا بشره (خارجی ترین لایه سلول ها در بدنه گیاهان) واقع شده اند و تولیدکنندگان اصلی غذای گیاه هستند. سلول های طویل نرده ای با کلروپلاست های سبز که فتوسنتز را انجام می دهند احاطه می شوند. سلول های نامنظم و بی قاعده اسفنجی هم کلروپلاست دارند. فضاهای هوای بین سلول ها با دی اکسیدکربن، بخار آب و گازهای دیگر پر شده اند.
کلروپلاست
بسیاری از سلول های برگ ها حاوی ارگانل ها (اندامک ها)ی لنز شکل ریزی به نام کلروپلاست هستند. (ارگانل ها ساختمان هایی در داخل سلول ها هستند که کارکردهای مختلفی دارند و هریک وظیفه ای را انجام می دهند). اینها می توانند در داخل سلول ها به اطراف و در جهت نور خورشید حرکت کنند. کلروپلاست ها حاوی یک رنگدانه سبز گیرنده نور به نام کلروفیل هستند. این مواد شیمیایی به کلروپلاست ها کمک می کنند تا مثل پنل های خورشیدی ریزی عمل کنند.
داخل کلروپلاست ها
کلروپلاست ها از توده ای از غشاهای دیسک مانند ریزی به نام گرانا تشکیل شده اند که در داخل توده متراکمی از مواد که به نام استروما شناخته می شوند نگهداری می شوند.
گرانا جایی است که در آن آب با استفاده از مقادیری انرژی نورانی که به وسیله کلروفیل دریافت می شود به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود. بقیه انرژی نورانی در استروما مورد استفاده قرار می گیرد تا هیدروژن را با دی اکسید کربن ترکیب کند و گلوکز بسازد.
افزایش بازدهی محصولات اساسی با کشف ژنی جدید
پیش بینی می شود که جمعیت جهان تا سال 2050 به 9.5 میلیارد نفر برسد درحالی که میزان آب، کود و زمین های زراعی ثابت می ماند. همین امر بشر را با چالش های تغذیه ای گسترده ای مواجه می کند.
محققان جهشی را برای رفع این مشکل انجام داده اند و آن هم کشف ژنی است که می تواند به دستیابی به گونه های جدیدی از محصولات پایه ای با بازدهی بالاتر از 50 درصد منجر شود.
این ژن برای اولین بار برای کنترل یک ساختار ویژه برگ که به عنوان آناتومی کرانز نامیده می شود کشف شد و مشخص شده که می تواند به کارآمد تر شدن فتوسنتز در گیاهان منجر شود.
