Obsah
- Rastlinné bunky vs. živočíšne bunky
- Úloha fotosyntézy
- Reakcie fotosyntézy
- Chémia chlorofylu
- Fotoexcitácia chlorofylu
Keď uvažujete o tom, aké vedné odvetvie sa podieľa na tom, ako rastliny získavajú svoje „jedlo“, pravdepodobne najskôr uvažujete o biológii. Ale v skutočnosti je to fyzika v službe biológie, pretože je to ľahká energia zo Slnka, ktorá najskôr začala kopať do výstroja a teraz pokračuje v moci, celý život na planéte Zem. Konkrétne ide o kaskádu prenosu energie uvedenú do pohybu, keď fotóny v ľahkých úderoch častí a chlorofyl molekula.
Úloha fotónov v fotosyntéza sa má absorbovať chlorofylom spôsobom, ktorý spôsobuje, že elektróny v časti molekuly chlorofylu sa dočasne „excitujú“ alebo sa dostanú do stavu vyššej energie. Keď sa vracajú späť k svojej obvyklej hladine energie, energia, ktorú uvoľňujú, poháňa prvú časť fotosyntézy. Bez chlorofylu by teda nemohla nastať fotosyntéza.
Rastlinné bunky vs. živočíšne bunky
Rastliny aj zvieratá sú eukaryoty. Ich bunky ako také majú omnoho viac ako len minimum buniek, ktoré musia mať všetky bunky (bunková membrána, ribozómy, cytoplazma a DNA). Ich bunky sú bohaté na membránu organely, ktoré vykonávajú špecializované funkcie v rámci bunky. Jeden z nich je výlučne pre rastliny a nazýva sa chloroplast, Fotosyntéza prebieha v rámci týchto podlhovastých organel.
Vo vnútri chloroplastov sú štruktúry nazývané tylakoidy, ktoré majú svoju vlastnú membránu. Vo vnútri tylakoidov sa nachádza molekula známa ako chlorofyl, v tom zmysle, že čaká na pokyny vo forme doslovného záblesku svetla.
Prečítajte si viac o podobnostiach a rozdieloch medzi rastlinnými a živočíšnymi bunkami.
Úloha fotosyntézy
Všetky živé veci potrebujú ako palivo zdroj uhlíka. Zvieratá ich môžu získať dosť jednoducho jedením a čakaním na to, ako ich tráviace a bunkové enzýmy premenia na glukózové molekuly. Rastliny však musia brať uhlík cez svoje listy vo forme plynný oxid uhličitý (CO2) v atmosfére.
Úlohou fotosyntézy je podľa druhu metabolizmu zachytiť rastliny až do tej istej miery, že zvieratá sú súčasne schopné vytvárať glukózu z potravy. U zvierat to znamená zmenšenie rôznych molekúl obsahujúcich uhlík skôr, ako sa dostanú do buniek, ale v rastlinách to znamená vytvorenie molekúl obsahujúcich uhlík väčšia a vo vnútri buniek.
Reakcie fotosyntézy
V prvej sérii reakcií nazývaných ľahké reakcie pretože vyžadujú priame svetlo, enzýmy nazývané Fotosystém I a Fotosystém II v tylakoidovej membráne sa používajú na premenu svetelnej energie na syntézu molekúl ATP a NADPH v systéme prenosu elektrónov.
Prečítajte si viac o reťazci prenosu elektrónov.
V tzv temné reakcie, ktoré nevyžadujú ani nie sú rušené svetlom, energia zozbieraná v ATP a NADPH (pretože nič nemôže „priamo“ ukladať svetlo) sa používa na vytváranie glukózy z oxidu uhličitého a iných zdrojov uhlíka v rastline.
Chémia chlorofylu
Rastliny majú okrem chlorofylu mnoho pigmentov, napríklad fykoerryryín a karotenoidy. Chlorofyl má však Porfyrín kruhová štruktúra, podobná tej v molekule hemoglobínu u ľudí. Porfyrínový kruh chlorofylu však obsahuje prvok horčík, kde sa v hemoglobíne vyskytuje železo.
Chlorofyl absorbuje svetlo v zelenej časti viditeľnej časti svetelného spektra, ktoré vo všetkých rozpätí predstavuje asi 350 až 800 miliárd metrov metra.
Fotoexcitácia chlorofylu
V istom zmysle rastlinné receptory svetla absorbujú fotóny a používajú ich na kopanie elektrónov, ktoré sa nachádzajú v stave vzrušenej bdelosti, čo ich vedie k spusteniu schodov. Nakoniec sa tiež začnú pohybovať susedné elektróny v blízkych „chlorofylových“ domoch. Keď sa usadzujú späť do svojho spánku, ich lezenie späť dole umožňuje výrobu cukru prostredníctvom zložitého mechanizmu, ktorý zachytáva energiu z ich chodidiel.
Keď sa energia prevádza z jednej molekuly chlorofylu na susednú, nazýva sa to prenos rezonančnej energie, alebo exciton Prenos.