Fotosynteza przebiega w dwóch etapach: faza jasna – zależna od światła - zachodzi w tylakoidach chloroplastów, a faza ciemna – niezależna od światła - zachodzi w stromie chloroplastów.

Pierwotnymi produktami fotosyntezypierwotne produkty fotosyntezyPierwotnymi produktami fotosyntezy są fosfotriozy, m.in. aldehyd 3‑fosfoglicerynowy (PGAL). Z sześciu cząsteczek PGAL powstałego w cyklu Calvina tylko jedna stanowi zysk fotosyntezy i zostaje wykorzystana do syntezy wtórnych produktów fotosyntezywtórne produkty fotosyntezywtórnych produktów fotosyntezy:

• glukozy, powstającej w stromie chloroplastu i w cytozolu;

• sacharozy, powstającej w cytozolu;

• skrobi asymilacyjnejskrobia asymilacyjnaskrobi asymilacyjnej i skrobi zapasowejskrobia zapasowaskrobi zapasowej, syntetyzowanej w stromie chloroplastu;

• innych cukrów, białek, tłuszczów.

Warunkiem prawidłowego przebiegu fotosyntezy jest sprawna wymiana substancji między chloroplastami a otaczającym je cytozolem. Procesom wymiany podlegają m.in. substraty i produkty fotosyntezy. Substraty, czyli dwutlenek węgla i woda, są transportowane z cytoplazmy do wnętrza chloroplastu. Produkty, czyli węglowodany i tlen, są transportowane z wnętrza chloroplastu do cytoplazmy. Niezależnie od kierunku przemieszczania związków chemicznych muszą one przeniknąć przez podwójną błonę białkowo‑lipidową otaczającą chloroplast. Błona zewnętrzna zawiera pory, przez które przenikają: COIndeks dolny 2₂, OIndeks dolny 2₂ i HIndeks dolny 2₂O, natomiast błonę wewnętrzną substancje te pokonują na zasadzie dyfuzji. Transport produktów fotosyntezy odbywa się z udziałem wyspecjalizowanych białek przenośnikowych (transportowych) wbudowanych w błonę wewnętrzną chloroplastów.

Chloroplasty eksportują produkty fotosyntezy oraz inne związki węgla w formie fosfotrioz, przede wszystkim aldehydu 3‑fosfoglicerynowego (PGAL), ale także fosforanu dihydroksyacetonu. W transporcie fosfotrioz uczestniczy przenośnik fosforanowy – hydrofobowe białko przenośnikowe stanowiące od 10% do 15% wszystkich białek wbudowanych w podwójną błonę białkowo‑lipidową chloroplastu. Przenośnik fosforanowy transportuje substancje na zasadzie antyportuantyportantyportu – przeniesienie fosfotrioz z chloroplastu do cytozolu jest sprzężone z przeniesieniem fosforanu nieorganicznego z cytoplazmy do chloroplastu. Funkcją przenośnika fosforanowego jest zatem uzupełnianie ubytku fosforanów w stromie chloroplastu.

Wewnątrz chloroplastów fosforan nieorganiczny jest wykorzystywany w procesie fosforylacji fotosyntetycznejfosforylacja fotosyntetycznafosforylacji fotosyntetycznej do produkcji ATPATPATP. Z kolei fosfotriozy na terenie cytozolu wykorzystywane są do syntezy sacharozy – disacharydu będącego formą transportową cukrów w roślinie. W cytozolu dwie cząsteczki PGAL, w kilku kolejnych reakcjach, zostają przekształcone do sacharozy. W tym procesie zostaje uwalniany fosforan nieorganiczny, dzięki czemu jest transportowany z powrotem do stromy chloroplastu. W tej postaci produkty fotosyntezy zostają załadowane do tkanki przewodzącej zwanej łykiemłyko (floem)łykiem i rozprowadzone po organizmie roślinnym. Po dotarciu do organów spichrzowych następuje rozładunek łyka i synteza skrobi zapasowej.

W błonie wewnętrznej chloroplastu znajdują się także inne wyspecjalizowane białka przenośnikowe: przenośniki pentoz i heksoz oraz przenośniki jonów i białek. Przenośniki pentoz i heksoz transportują odpowiednio rybozę i glukozę. W ciemności, gdy proces fotosyntezy nie zachodzi, przenośnik heksozy transportuje glukozę pochodzącą z rozkładu skrobi asymilacyjnej z wnętrza chloroplastu do cytozolu. Przenośniki jonów transportują do wnętrza chloroplastu takie jony, jak: KIndeks górny +⁺ , MgIndeks górny 2+²⁺, ClIndeks górny -^-, jednak mechanizm ich transportu nie został do końca poznany. Z kolei przenośniki białkowe transportują do wnętrza chloroplastu białka, niezbędne do prawidłowego przebiegu procesu fotosyntezy. Informacja o wielu tych białkach zakodowana jest w materiale genetycznym zawartym w jądrze komórkowym, a ich synteza odbywa się na rybosomach cytoplazmatycznych.

Słownik