Taimede biosüntees on looduslike protsesside kogum, mille käigus taimed muudavad anorgaanilisi mineraalelemente, nagu kaalium ja lämmastik mullas ning vees ja õhus leiduvaid elemente toitaineteks, kasutades algselt päikesevalgusest saadud energiat. Need protsessid jagunevad taimede puhul kolme põhikategooriasse, mille hulka kuuluvad fotosüntees, hingamine ja keemiline süntees. Nagu loomad ja muud elusorganismid, näiteks bakterid, sõltuvad taimed ellujäämiseks hapniku ja süsinikdioksiidi vahetusest atmosfääris. Samuti sünteesivad ja lagundavad nad taimede biosünteesi käigus paljusid samu ühendeid, mida teevad loomad, sealhulgas aminohappeid, lipiide ja süsivesikuid.
Taimede fotosünteesi ja rakuhingamise põhiprotsesside mõistmine on esimene samm taimede biosünteesi üldise mõistmise suunas. Fotosüntees on protsess, mis võtab energiat nähtavast valgusest kindlatel lainepikkustel ja salvestab selle koloroplastide abil taimede suhkrumolekulidesse. Kloroplastid on taimerakkudes väikesed organellid, mis sisaldavad klorofülli, rohelist ühendit, mis annab taimedele värvi ja mida kasutatakse süsivesikute, näiteks suhkru sünteesimiseks.
Taimede biosüntees kasutab valguse neeldumise maksimeerimiseks kolme erinevat tüüpi pigmenti. Pigment klorofüll a neelab valgust kõige tugevamalt lainepikkusel 430 nanomeetrit, mis on suures osas sinist värvi, ja klorofüll b neelab valgust lainepikkusel 470 nanomeetrit, mis on tõeliselt roheline. Teine pigment, mida mõned taimed toodavad, on karotenoid, mis neelab valgust nähtava spektri kollases kuni oranžis vahemikus alates 500 nanomeetrist või suuremast lainepikkusest.
Taimede hingamine on samuti oluline tunnusjoon taimede funktsioonis süsinikdioksiidi omastamiseks ja hapniku eemaldamiseks heitgaasina, kuid nad ei hinga neid gaase sisse ega välja nagu loomad. Hingamisprotsess taimede biosünteesis hõlmab taimi, mis võimaldavad õhul difundeeruda nende välisesse rakustruktuuri, kus need kombineeritud gaasid transporditakse seejärel vee abil raku sisemembraanidesse. Hingamisenergia pärineb fotosünteesi käigus tekkivast salvestatud glükoosist. Taimed lagundavad glükoosi energia saamiseks täpselt nagu loomad ja on selles üsna tõhusad, saades netoenergia juurde 22–38%. See on parem kui paljud kaasaegsed inimtehnoloogiad, näiteks autod, mis on vähem kui 25% tõhusad bensiini muundamisel liikumisenergiaks.
Taimede biosünteesi energiatootmisprotsess põhineb samal keemilisel reaktsioonil, mida kõik loomad kasutavad energia tootmiseks. Taimed kasutavad adenosiintrifosfaadi (ATP) molekule nii energia salvestamiseks kui ka vabastamiseks, kuna ATP moodustub nii keemiliselt kui ka laguneb taimerakkudes mitokondrite poolt. Taimede ja loomade erinevus selles protsessis seisneb selles, et taimede energiatootmise jääkproduktid on ka glükoos, hapnik ja vesi, mis kõik on olulised ühendid, millest loomad ellujäämiseks sõltuvad.
Teiste kemikaalide taimede metabolism võib olla äärmiselt keeruline ja teadus on taimede biosünteesiradade uurimisega keerukalt seotud, kuna taimed toodavad paljusid kasulikke orgaanilisi ühendeid. Taimsed ensüümid sünteesivad 2011. aastast teadaolevalt üle 200,000 2011 erinevat tüüpi kemikaali, millest paljusid saab koguda toiduainetes ja ravimites kasutamiseks. Enamikku taimede biosünteesi teel toodetud kaubanduslikult kasulikke ühendeid ei saa veel laboratoorsetes tingimustes kunstlikult valmistada, seega tuleb kemikaalide kogumiseks taimi ise kasvatada. Taimede biosünteesi uurimine XNUMX. aasta seisuga keskendub tegelikule metoodikale, mida taim ühendi loomiseks kasutab, ja kui see on põhjalikult mõistetav, saab taime rakukultuure kasvatada suurel hulgal, et kemikaali kaubanduslikult toota.