Válasz 1:
A fotoszintézis során a növény képes a napenergiát kémiai formába átalakítani. Ezt úgy teszi, hogy befogja a napból érkező fényt, és egy sor reakció révén annak energiáját felhasználva segít felépíteni a glükóz nevű cukormolekulát.
A glükóz hat szénatomból, hat oxigénatomból és tizenkét hidrogénatomból áll. Amikor a növény létrehozza a glükózmolekulát, a szükséges szén- és oxigénatomokat a szén-dioxidból nyeri, amelyet a levegőből vesz fel. A szén-dioxidban azonban nincs hidrogén, ezért a növénynek más hidrogénforrást kell használnia. Ez a forrás a víz. A Földön rengeteg víz van, és minden vízmolekula két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll.
Ahhoz, hogy a glükózmolekulák felépítéséhez szükséges hidrogénhez hozzájusson, a növény a nap energiáját használja fel a vízmolekula szétbontására, elektronokat és hidrogént vesz el belőle, az oxigént pedig a levegőbe juttatja. Az elvett elektronok egy elektronszállító rendszerbe kerülnek, ahol az ATP nevű energiamolekulák előállítására használják fel őket, amelyekből a glükózmolekula felépül – mindezt a nap energiája teszi lehetővé.
A fotoszintézis során tehát a növény vizet, szén-dioxidot és fényenergiát fogyaszt, és glükózt és oxigént termel. A glükózcukor azért fontos, mert szükséges a sejtlégzéshez. A sejtlégzés során a glükózmolekulában lévő kémiai energia olyan formába alakul át, amelyet a növény növekedésre és szaporodásra tud felhasználni. A légzés első lépése, az úgynevezett glikolízis során a glükózmolekula két kisebb molekulára, a piruvátra bomlik, és egy kis energia szabadul fel ATP formájában. A légzésnek ez a lépése nem igényel oxigént, ezért anaerob légzésnek nevezik. A légzés második lépésében a piruvátmolekulák átrendeződnek, majd egy ciklusban egyesülnek és újra átrendeződnek. Miközben a molekulák ebben a ciklusban átrendeződnek, szén-dioxid keletkezik, és elektronokat vonnak el, amelyeket egy elektronszállító rendszerbe juttatnak, amely a fotoszintézishez hasonlóan sok ATP-t termel, amelyet a növény a növekedésre és a szaporodásra használ fel. Ehhez az utolsó lépéshez oxigénre van szükség, ezért aerob légzésnek nevezzük. A sejtlégzés végeredménye tehát az, hogy a növény glükózt és oxigént fogyaszt, és szén-dioxidot, vizet és ATP energiamolekulákat termel.
Előre úgy tűnik, ennek semmi értelme! Ha a növény a nap energiáját fel tudja használni ATP előállítására, miért veszi a fáradságot, hogy aztán az ATP-t felhasználva glükózt állítson elő, csak azért, hogy újra ATP-t kapjon? Két oka van annak, hogy a növény ezt teszi:
Először is, az ATP-n kívül a növénynek anyagokra is szüksége van a növekedéshez. A glükóz fontos építőelem, amely szükséges az összes fehérje, DNS, sejt, szövet stb. előállításához, amelyek fontosak az élethez, a növekedéshez és a szaporodáshoz.
Második, a Nappal az a probléma, hogy minden éjjel eltűnik, és télen nem túl fényes. A növénynek állandóan energiára van szüksége. Így a glükóz előállításával a növény el tudja tárolni ezt a molekulát, és aztán felhasználhatja az éjszaka és a tél folyamán, amikor nincs elég nap a jó fotoszintézishez.
Ez nagyon érdekes, hogy a fotoszintézis és a sejtlégzés hogyan segítik egymást. A fotoszintézis során a növénynek szén-dioxidra és vízre van szüksége– mindkettő a légzés során a levegőbe kerül. A légzés során pedig a növénynek oxigénre és glükózra van szüksége, amelyek mindkettő a fotoszintézis során keletkezik! Tehát bizonyos értelemben a fotoszintézis termékei támogatják a légzést, a légzés termékei pedig a fotoszintézist, így egy körforgást alkotnak.
Míg a növények képesek ezt a körforgást önmagukban befejezni, az állatok nem, mivel az állatok nem képesek a fotoszintézisre! Ez azt jelenti, hogy az állatoknak kizárólag légzéssel kell túlélniük. Továbbá, mivel mi, állatok nem tudjuk magunk előállítani a glükózt, azt valahonnan máshonnan kell beszereznünk – a növények fogyasztásából. Mi szén-dioxidot termelünk, amire a növényeknek szüksége van, ők pedig oxigént termelnek, amire nekünk van szükségünk, majd megesszük őket, hogy megkapjuk a nekünk szükséges glükózt. Úgy tűnik, hogy nekünk sokkal nagyobb szükségünk van a növényekre, mint nekik ránk!