Zawartość
- Komórki roślinne vs. komórki zwierzęce
- Rola fotosyntezy
- Reakcje fotosyntezy
- Chemia chlorofilu
- Fotoeksytacja chlorofilu
Kiedy myślisz o gałęzi nauki zaangażowanej w sposób, w jaki rośliny zdobywają „pożywienie”, najprawdopodobniej najpierw bierzesz pod uwagę biologię. Ale w rzeczywistości fizyka służy biologii, ponieważ to energia świetlna ze słońca najpierw wrzuciła bieg, a teraz nadal zasila całe życie na Ziemi. W szczególności jest to kaskada przenoszenia energii, która jest wprawiana w ruch, kiedy fotony w lekkim uderzeniu części chlorofil cząsteczka.
Rola fotonów w fotosynteza ma zostać zaabsorbowany przez chlorofil w sposób, który powoduje, że elektrony w części cząsteczki chlorofilu stają się chwilowo „wzbudzone” lub w stanie wyższej energii. Gdy wracają do swojego zwykłego poziomu energii, uwalniana przez nich energia napędza pierwszą część fotosyntezy. Zatem bez chlorofilu fotosynteza nie mogłaby wystąpić.
Komórki roślinne vs. komórki zwierzęce
Zarówno rośliny, jak i zwierzęta są eukariotami. Jako takie, ich komórki mają znacznie więcej niż absolutne minimum, jakie muszą mieć wszystkie komórki (błona komórkowa, rybosomy, cytoplazma i DNA). Ich komórki są bogate w błonę organelle, które wykonują wyspecjalizowane funkcje w komórce. Jedna z nich dotyczy wyłącznie roślin i nazywa się chloroplast. W obrębie tych podłużnych organelli zachodzi fotosynteza.
Wewnątrz chloroplastów znajdują się struktury zwane tylakoidami, które mają własną błonę. Wewnątrz tylakoidów znajduje się cząsteczka zwana chlorofilem, w pewnym sensie oczekująca na instrukcje w postaci dosłownego błysku światła.
Przeczytaj więcej na temat podobieństw i różnic między komórkami roślinnymi i zwierzęcymi.
Rola fotosyntezy
Wszystkie żywe stworzenia potrzebują źródła węgla na paliwo. Zwierzęta mogą zdobyć je w prosty sposób, jedząc i czekając na enzymy trawienne i komórkowe, aby przekształcić materię w cząsteczki glukozy. Ale rośliny muszą przyjmować węgiel przez liście w postaci dwutlenek węgla gaz (CO2) w atmosferze.
Rolą fotosyntezy jest rodzaj połowu roślin do tego samego punktu, mówiąc metabolicznie, że zwierzęta natychmiast wytwarzają glukozę z pożywienia. U zwierząt oznacza to zmniejszenie różnych cząsteczek zawierających węgiel, zanim jeszcze dotrą one do komórek, ale u roślin oznacza to zmniejszenie cząsteczek zawierających węgiel większy i w komórkach.
Reakcje fotosyntezy
W pierwszym zestawie reakcji, zwanym reakcje świetlne ponieważ wymagają bezpośredniego światła, enzymy o nazwie Photosystem I i Photosystem II w błonie tylakoidowej są wykorzystywane do przekształcania energii świetlnej do syntezy cząsteczek ATP i NADPH w układzie transportu elektronów.
Przeczytaj więcej o łańcuchu transportu elektronów.
W tzw ciemne reakcje, które nie wymagają ani nie są zakłócane przez światło, energia zebrana w ATP i NADPH (ponieważ nic nie może „bezpośrednio” magazynować światła) jest wykorzystywana do wytwarzania glukozy z dwutlenku węgla i innych źródeł węgla w roślinie.
Chemia chlorofilu
Oprócz chlorofilu rośliny mają wiele pigmentów, takich jak fikoerytryna i karotenoidy. Jednak chlorofil ma porfiryna struktura pierścieniowa, podobna do tej w cząsteczce hemoglobiny u ludzi. Pierścień porfirynowy chlorofilu zawiera jednak pierwiastek magnezu, gdzie żelazo pojawia się w hemoglobinie.
Chlorofil pochłania światło w zielonej części widzialnego odcinka spektrum światła, które we wszystkich obejmuje zakres od około 350 do 800 miliardowych części metra.
Fotoeksytacja chlorofilu
W pewnym sensie roślinne receptory światła pochłaniają fotony i wykorzystują je do kopania elektronów, które drzemią w stan podniecenia bezsenności, prowadząc ich na bieg po schodach. W końcu elektrony sąsiadujące z pobliskimi „domami” chlorofilu również zaczynają biegać. Gdy opadają z powrotem na drzemki, ich spieszący się z powrotem na dół pozwala na budowanie cukru za pomocą złożonego mechanizmu, który zatrzymuje energię z kroków.
Kiedy energia jest przenoszona z jednej cząsteczki chlorofilu do sąsiedniej, nazywa się to przenoszeniem energii rezonansowej lub ekscyton transfer.