Sisältö
- Kasvisolut vs. eläinsolut
- Fotosynteesin rooli
- Fotosynteesin reaktiot
- Klorofyllin kemia
- Klorofyllin fotoeksitaatio
Kun ajattelet tieteenhaaraa, joka liittyy siihen, miten kasvit saavat "ruokaa", harkitset todennäköisesti ensin biologiaa. Mutta todellisuudessa se on fysiikkaa biologian palveluksessa, koska auringon kevyt energia on ensin potkut vaihdelle, ja jatkaa nyt voimaa koko maapallon elämässä. Erityisesti se on energiansiirtokaskadi, joka on liikkeessä, kun fotonit kevyissä osissa a klorofylli molekyyli.
Fotonien rooli fotosynteesi klorofylli absorboi klorofylli tavalla, joka aiheuttaa kloorifyylimolekyylin osan elektronien tilapäisen "virityksen" tai korkeamman energian tilassa. Kun he ajautuvat takaisin kohti tavanomaista energiatasoa, vapauttama energia antaa voiman fotosynteesin ensimmäiseen osaan. Siten ilman klorofylliä fotosynteesi ei voinut tapahtua.
Kasvisolut vs. eläinsolut
Kasvit ja eläimet ovat molemmat eukaryootteja. Sellaisena heidän soluissaan on paljon enemmän kuin pelkkä minimi kaikilla soluilla (solumembraani, ribosomit, sytoplasma ja DNA). Heidän soluissaan on runsaasti membraaniin sitoutuneita soluelimiin, jotka suorittavat erikoistuneita toimintoja solussa. Yksi näistä on yksinomaan kasveille ja sitä kutsutaan kloroplasti. Näissä pitkänomaisissa organelleissa tapahtuu fotosynteesi.
Klooroplastien sisällä on tylakoideiksi kutsuttuja rakenteita, joilla on oma kalvo. Tylakoidien sisällä on se, missä klorofylliksi kutsuttu molekyyli istuu, odottaen tietyssä mielessä ohjeita kirjaimellisena valonsäteen muodossa.
Lue lisää kasvien ja eläinten solujen yhtäläisyyksistä ja eroista.
Fotosynteesin rooli
Kaikki elävät asiat tarvitsevat polttoaineena hiililähteen. Eläimet voivat saada omansa yksinkertaisesti tarpeeksi syömällä ja odottamalla ruuansulatuksellisia ja soluentsyymejään kääntäen asian glukoosimolekyyleiksi. Mutta kasvien on otettava hiili lehtiensä kautta hiilen muodossa hiilidioksidikaasu (CO2) ilmakehässä.
Fotosynteesin tehtävänä on lajitella saaliskasveja samaan pisteeseen saakka, aineenvaihdunnassa sanottuna, että eläimet ovat kerralla luoneet glukoosin ruoastaan. Eläimissä tämä tarkoittaa erilaisten hiiltä sisältävien molekyylien pienentämistä ennen kuin ne edes pääsevät soluihin, mutta kasveissa se tarkoittaa hiiltä sisältävien molekyylien tekemistä suuremmat ja soluissa.
Fotosynteesin reaktiot
Ensimmäisessä reaktiojoukossa, jota kutsutaan kevyet reaktiot koska ne vaativat suoraa valoa, tylakoidikalvossa olevia Photosystem I- ja Photosystem II -nimisiä entsyymejä käytetään valon energian muuntamiseksi ATP- ja NADPH-molekyylien synteesiksi elektroninsiirtojärjestelmässä.
Lue lisää elektronien kuljetusketjusta.
Ns tummat reaktiot, jotka eivät vaadi valoa eikä häiritse sitä, ATP: ssä ja NADPH: ssa kerättyä energiaa (koska mikään ei voi suoraan "varastoida" valoa suoraan) käytetään glukoosin rakentamiseen hiilidioksidista ja muista hiililähteistä laitoksessa.
Klorofyllin kemia
Kasveissa on klorofyllin lisäksi monia pigmenttejä, kuten fykoerthryiini ja karotenoidit. Klorofyllillä on kuitenkin a porfyriini rengasrakenne, samanlainen kuin ihmisen hemoglobiinimolekyylissä. Klorofyllin porfyriinirengas sisältää alkuaineita magnesiumia, joissa rauta esiintyy hemoglobiinissa.
Klorofylli absorboi valoa valospektrin näkyvän osan vihreässä osassa, joka ulottuu kaikissa alueissa noin 350 - 800 miljardia metriä.
Klorofyllin fotoeksitaatio
Tietyssä mielessä kasvien valoreseptorit absorboivat fotoneja ja käyttävät niitä potkaisemaan elektroneja, jotka ovat tuijottuneet innoissaan olevan herätystilanteessa, johtaen heitä ajamaan portaita ylös. Loppujen lopuksi myös vierekkäiset klorofylli "kodeissa" olevat naapurielektronit alkavat kiertää. Kun he asettuvat takaisin nukkumaansa, niiden alamäkeyn paluu mahdollistaa sokerin rakentamisen monimutkaisen mekanismin avulla, joka vangitsee energian jalkatoistostaan.
Kun energiaa siirretään yhdestä klorofyylimolekyylistä viereiseen, sitä kutsutaan resonanssienergian siirroksi tai exciton siirtää.