Biossíntese de plantas é a coleção de processos naturais que as plantas sofrem para converter elementos minerais inorgânicos, como potássio e nitrogênio no solo, juntamente com elementos da água e do ar em nutrientes, usando a energia derivada inicialmente da luz solar. Esses processos são divididos em três categorias básicas para plantas, que incluem fotossíntese, respiração e síntese química. Como animais e outros organismos vivos, como bactérias, as plantas dependem da troca de oxigênio e dióxido de carbono na atmosfera para sobreviver. Eles também sintetizam e decompõem muitos dos mesmos compostos na biossíntese de plantas que os animais, incluindo aminoácidos, lipídios e carboidratos.
Compreender os principais processos de fotossíntese e respiração celular nas plantas é o primeiro passo para entender a biossíntese nas plantas em geral. A fotossíntese é um processo que retira a energia da luz visível em comprimentos de onda específicos e a armazena em moléculas de açúcar nas plantas através do uso de corticoplastos. Os cloroplastos são pequenas organelas nas células vegetais que contêm clorofila, um composto verde que dá cor às plantas e é usado na síntese de carboidratos, como o açúcar.
A biossíntese de plantas utiliza três tipos diferentes de pigmentos para maximizar sua absorção de luz. O pigmento clorofila a absorve a luz mais fortemente em torno do comprimento de onda de 430 nanômetros, que é em grande parte de cor azul, e a clorofila b absorve a luz em torno de um comprimento de onda de 470 nanômetros que é verde verdadeiro. Outro pigmento produzido por algumas plantas é o carotenóide, que absorve a luz na faixa amarela a laranja do espectro visível a partir de comprimentos de onda de 500 nanômetros ou mais.
A respiração das plantas também é uma característica fundamental de como as plantas funcionam para absorver dióxido de carbono e remover o oxigênio como gás residual, mas elas não respiram esses gases como os animais. O processo de respiração na biossíntese de plantas envolve plantas que permitem a difusão do ar em sua estrutura celular externa, onde esses gases combinados são então transportados pela água para as membranas celulares internas. A energia para a respiração vem da glicose armazenada criada durante a fotossíntese. As plantas decompõem a glicose em energia da mesma maneira que os animais, e são bastante eficientes com um ganho de energia líquido de 22% a 38%. Isso é superior a muitas formas de tecnologia humana moderna, como o automóvel, que é menos de 25% eficiente na conversão de gasolina em energia para movimento.
O processo de produção de energia na biossíntese de plantas é baseado na mesma reação química que todos os animais usam para gerar energia. As plantas utilizam moléculas de trifosfato de adenosina (ATP) para armazenar e liberar energia, uma vez que o ATP é formado quimicamente e decomposto por mitocôndrias nas células vegetais. A diferença entre plantas e animais nesse processo é que os resíduos da produção de energia para as plantas também são glicose, oxigênio e água, componentes essenciais dos quais os animais se baseiam para sobreviver.
O metabolismo das plantas de outros produtos químicos pode ser extremamente complexo, e a ciência está intrinsecamente envolvida no estudo das vias de biossíntese nas plantas devido aos inúmeros tipos de compostos orgânicos úteis que as plantas produzem. As enzimas vegetais são conhecidas a partir de 2011 para sintetizar mais de 200.000 tipos diferentes de produtos químicos, muitos dos quais podem ser colhidos para uso em produtos alimentícios e medicamentos. A maioria dos compostos úteis comercialmente produzidos pela biossíntese de plantas ainda não pode ser feita por meios artificiais em ambientes de laboratório; portanto, as próprias plantas devem ser cultivadas para colher os produtos químicos. A pesquisa em biossíntese de plantas a partir de 2011 enfoca a metodologia real que uma planta usa para criar um composto e, uma vez que isso seja totalmente entendido, as culturas de células da planta podem ser cultivadas em grande número para produzir comercialmente o produto químico.