Sadržaj
- Stanice biljaka nasuprot stanicama životinja
- Uloga fotosinteze
- Reakcije fotosinteze
- Kemija klorofila
- Fotoekscitacija klorofila
Kad razmišljate o grani znanosti koja je uključena u to kako biljke dobivaju svoju "hranu", najvjerojatnije prvo razmislite o biologiji. Ali u stvarnosti je fizika u službi biologije, jer je svjetlosna energija sa sunca prvo ubacila u opremu, a sada nastavlja s napajanjem, cijeli život na planeti Zemlji. Točnije, to je kaskada prenosa energije koja se pokreće kad fotona u lakim udarnim dijelovima a klorofil molekula.
Uloga fotona u fotosinteza treba apsorbirati klorofil na način koji uzrokuje da elektroni u dijelu molekule klorofila postanu privremeno "uzbuđeni" ili u višem energetskom stanju. Kako se vraćaju prema svojoj uobičajenoj energetskoj razini, energija koju ispuštaju pokreće prvi dio fotosinteze. Tako se bez klorofila ne bi moglo dogoditi fotosinteza.
Stanice biljaka nasuprot stanicama životinja
Biljke i životinje oboje su eukarioti. Kao takve, njihove stanice imaju daleko više od golog minimuma kojeg sve stanice moraju imati (stanična membrana, ribosomi, citoplazma i DNA). Njihove ćelije bogate su membranom vezanom organele, koji obavljaju specijalizirane funkcije u ćeliji. Jedan od njih ekskluzivan je za biljke i naziva se kloroplasta, Unutar ovih duguljastih organela dolazi do fotosinteze.
Unutar kloroplasta su strukture nazvane tilakoidi, koji imaju svoju membranu. Unutar tilakoida sjedi molekula poznata kao klorofil, u smislu da čeka upute u obliku doslovnog bljeska svjetlosti.
Pročitajte više o sličnostima i razlikama između biljnih i životinjskih stanica.
Uloga fotosinteze
Sva živa bića trebaju izvor ugljika za gorivo. Životinje mogu dobiti dovoljno jednostavno jedenjem i čekanjem svojih probavnih i staničnih enzima da bi to pretvorili u molekule glukoze. Ali biljke moraju unositi ugljik kroz svoje lišće, u obliku plin ugljični dioksid (CO2) u atmosferi.
Uloga fotosinteze jest sortiranje biljaka uhvatiti do iste točke, metabolički rečeno, da su životinje odjednom stvorile glukozu iz svoje hrane. U životinja to znači stvaranje različitih molekula koje sadrže ugljik manje prije nego što uopće dođu do stanica, ali u biljkama to znači stvaranje molekula koje sadrže ugljik veći i unutar ćelija.
Reakcije fotosinteze
U prvom setu reakcija, nazvanom svjetlosne reakcije jer im je potrebna izravna svjetlost, enzimi zvani Photosystem I i Photosystem II u tilakoidnoj membrani koriste se za pretvaranje svjetlosne energije za sintezu molekula ATP i NADPH, u sustav za transport elektrona.
Pročitajte više o lancu prijevoza elektrona.
U tzv mračne reakcije, koje niti zahtijeva svjetlost niti ih ometa, energija sakupljena u ATP i NADPH (budući da ništa ne može izravno "pohraniti" svjetlost) koristi se za izgradnju glukoze iz ugljičnog dioksida i drugih izvora ugljika u biljci.
Kemija klorofila
Biljke osim klorofila imaju i mnogo pigmenata, poput fitoktrina i karotenoida. Klorofil, međutim, ima a porfirina struktura prstena, slična onoj u molekuli hemoglobina kod ljudi. Porfirinski prsten klorofila sadrži element magnezij, međutim tamo gdje se željezo pojavljuje u hemoglobinu.
Klorofil apsorbira svjetlost u zelenom dijelu vidljivog dijela svjetlosnog spektra, koji se proteže u rasponu od oko 350 do 800 milijardi milijardi metra.
Fotoekscitacija klorofila
U određenom smislu, biljni svjetlosni receptori apsorbiraju fotone i koriste ih za poticanje elektrona koji uspavljuju u stanje pobuđene budnosti, što ih dovodi do trčanja stepenicama. Konačno, i susjedni elektroni u obližnjim kućama s klorofilom počinju trčati uokolo. Kad se vrate u spavač, njihova jurnjava dolje omogućava da se šećer izgradi pomoću složenog mehanizma koji zarobljava energiju iz njihovih podnožja.
Kada se energija prenosi iz jedne molekule klorofila u susjednu, to se naziva rezonantnim prijenosom energije, ili eksiton prijenos.