Περιεχόμενο
- Φυτικά κύτταρα έναντι κυττάρων ζώων
- Ο ρόλος της φωτοσύνθεσης
- Οι αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης
- Χημεία Χλωροφύλλης
- Φωτογραφία έκφρασης της χλωροφύλλης
Όταν σκέφτεστε τον κλάδο της επιστήμης που εμπλέκεται στον τρόπο με τον οποίο τα φυτά παίρνουν το «φαγητό» τους, πιθανότατα θεωρείτε πρώτα τη βιολογία. Αλλά στην πραγματικότητα, είναι η φυσική στην υπηρεσία της βιολογίας επειδή είναι η ελαφριά ενέργεια από τον ήλιο που αρχικά κλώτσησε στην ταχύτητα και τώρα συνεχίζει να εξουσιάζει όλη τη ζωή στον πλανήτη Γη. Συγκεκριμένα, είναι ένας καταρράκτης μεταφοράς ενέργειας που τίθεται σε κίνηση όταν φωτόνια σε ελαφριά απεργία τμήματα α χλωροφύλλη μόριο.
Ο ρόλος των φωτονίων στο φωτοσύνθεση πρέπει να απορροφηθεί από τη χλωροφύλλη κατά τρόπο που να αναγκάζει τα ηλεκτρόνια σε ένα τμήμα του μορίου της χλωροφύλλης να «ενθουσιαστεί» προσωρινά ή σε κατάσταση υψηλότερης ενέργειας. Καθώς μετακινούνται προς το συνηθισμένο επίπεδο ενέργειας, η ενέργεια που απελευθερώνουν εξουσιάζει το πρώτο μέρος της φωτοσύνθεσης. Έτσι, χωρίς χλωροφύλλη, η φωτοσύνθεση δεν μπορούσε να συμβεί.
Φυτικά κύτταρα έναντι κυττάρων ζώων
Τα φυτά και τα ζώα είναι και τα δύο ευκαρυωτικά. Ως εκ τούτου, τα κύτταρα τους έχουν πολύ περισσότερο από το ελάχιστο ελάχιστο που πρέπει να έχουν όλα τα κύτταρα (κυτταρική μεμβράνη, ριβοσώματα, κυτόπλασμα και DNA). Τα κύτταρα τους είναι πλούσια σε μεμβράνη οργανίδια, οι οποίες εκτελούν εξειδικευμένες λειτουργίες εντός του κελιού. Ένα από αυτά είναι αποκλειστικά για τα φυτά και ονομάζεται χλωροπλάστη. Εντός αυτών των επιμήκων οργανιδίων εμφανίζεται η φωτοσύνθεση.
Μέσα στους χλωροπλάστες υπάρχουν δομές που ονομάζονται θυλακοειδή, τα οποία έχουν τη δική τους μεμβράνη. Μέσα από τα θυλακοειδή είναι όπου το μόριο γνωστό ως χλωροφύλλη κάθεται, κατά μια έννοια αναμένοντας οδηγίες με τη μορφή ενός κυριολεκτικού φλας φωτός.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ φυτικών και ζωικών κυττάρων.
Ο ρόλος της φωτοσύνθεσης
Όλα τα ζώντα είδη χρειάζονται πηγή άνθρακα για καύσιμα. Τα ζώα μπορούν να φτάσουν απλά με το φαγητό τους και να περιμένουν τα πεπτικά και κυτταρικά ένζυμα να μετατρέψουν το θέμα σε μόρια γλυκόζης. Αλλά τα φυτά πρέπει να πάρουν άνθρακα μέσω των φύλλων τους, με τη μορφή διοξείδιο του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα.
Ο ρόλος της φωτοσύνθεσης είναι το είδος των φυτών αλίευσης μέχρι το ίδιο σημείο, μεταβολικά, ότι τα ζώα είναι ταυτόχρονα που έχουν δημιουργήσει γλυκόζη από το φαγητό τους. Στα ζώα αυτό σημαίνει ότι τα διάφορα μόρια που περιέχουν άνθρακα είναι μικρότερα προτού φθάσουν ακόμη και στα κύτταρα, αλλά στα φυτά σημαίνει να δημιουργηθούν μόρια που περιέχουν άνθρακα μεγαλύτερος και μέσα στα κελιά.
Οι αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης
Στην πρώτη σειρά αντιδράσεων που ονομάζεται αντιδράσεις φωτός επειδή απαιτούν άμεσο φως, τα ένζυμα που ονομάζονται Photosystem I και Photosystem II στη θυλακοειδής μεμβράνη χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της φωτεινής ενέργειας για τη σύνθεση των μορίων ATP και NADPH σε ένα σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Διαβάστε περισσότερα για την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Στο λεγόμενο σκοτεινές αντιδράσεις, που δεν απαιτούν ούτε διαταράσσονται από το φως, η ενέργεια που συλλέγεται στα ATP και NADPH (δεδομένου ότι τίποτε δεν μπορεί να "αποθηκεύσει" άμεσα το φως) χρησιμοποιείται για την κατασκευή γλυκόζης από διοξείδιο του άνθρακα και άλλες πηγές άνθρακα στο εργοστάσιο.
Χημεία Χλωροφύλλης
Τα φυτά έχουν πολλές χρωστικές εκτός από τη χλωροφύλλη, όπως η φυκοερυθρίνη και τα καροτενοειδή. Η χλωροφύλλη, ωστόσο, έχει α πορφυρίνη δακτυλιοειδής δομή, παρόμοια με αυτή του μορίου αιμοσφαιρίνης στους ανθρώπους. Ο δακτύλιος πορφυρίνης της χλωροφύλλης περιέχει το μαγνητικό στοιχείο, όμως, όπου ο σίδηρος εμφανίζεται στην αιμοσφαιρίνη.
Η χλωροφύλλη απορροφά το φως στο πράσινο τμήμα του ορατού τμήματος του φωτεινού φάσματος, το οποίο σε όλες εκτείνεται σε μια περιοχή περίπου 350 έως 800 δισεκατομμυρίων του μετρητή.
Φωτογραφία έκφρασης της χλωροφύλλης
Κατά μία έννοια, οι υποδοχείς των φωτεινών φυτών απορροφούν φωτόνια και χρησιμοποιούν τα για να κλωτίσουν ηλεκτρόνια που έχουν βυθιστεί σε μια κατάσταση ενθουσιασμένης αφύπνισης, οδηγώντας τους να τρέξουν μια σκάλα με σκάλες. Τελικά, γειτονικά ηλεκτρόνια σε κοντινά «σπίτια» χλωροφύλλης αρχίζουν να τρέχουν, επίσης. Καθώς αποκαθίστανται πίσω στα νάπες τους, η πτώση τους στο κάτω μέρος επιτρέπει τη δημιουργία ζάχαρης μέσω ενός πολύπλοκου μηχανισμού που παγιδεύει την ενέργεια από τις πατούσες τους.
Όταν η ενέργεια μεταφέρεται από ένα μόριο χλωροφύλλης σε ένα παρακείμενο, αυτό ονομάζεται μεταφορά ενέργειας συντονισμού, ή exciton ΜΕΤΑΦΟΡΑ.