Vsebina
- Rastlinske celice proti živalskim celicam
- Vloga fotosinteze
- Reakcije fotosinteze
- Kemija klorofila
- Fotoekscitacija klorofila
Ko pomislite na vejo znanosti, ki je vključena v to, kako rastline dobijo svojo "hrano", najverjetneje najprej pomislite na biologijo. Toda v resnici je fizika v službi biologije, ker je svetlobna energija iz sonca najprej brcala v prestavo, zdaj pa še naprej napaja vse življenje na planetu Zemlja. Konkretno gre za kaskado prenosa energije, ki se sproži v trenutku, ko fotoni v delih lahkih udarcev a klorofil molekula.
Vloga fotonov v fotosinteza Klorofil absorbira na način, ki povzroči, da se elektroni v delu molekule klorofila začasno "vzbudijo" ali v višjem energijskem stanju. Ko se pomikajo nazaj proti običajni energijski ravni, energija, ki jo sproščajo, poganja prvi del fotosinteze. Tako brez klorofila fotosinteza ne bi mogla potekati.
Rastlinske celice proti živalskim celicam
Rastline in živali so oboje evkarioti. Njihove celice imajo tako veliko več kot goli minimum, ki ga morajo imeti vse celice (celična membrana, ribosomi, citoplazma in DNK). Njihove celice so bogate z membrano organele, ki izvajajo specializirane funkcije znotraj celice. Eden od teh je izključno za rastline in se imenuje kloroplast. V teh podolgovatih organelah pride do fotosinteze.
Znotraj kloroplastov so strukture, imenovane tilakoidi, ki imajo svojo membrano. Znotraj tilakoidov sedi molekula, znana kot klorofil, v nekem smislu čaka na navodila v obliki dobesednega utripa svetlobe.
Preberite več o podobnosti in razlikah med rastlinskimi in živalskimi celicami.
Vloga fotosinteze
Vsa živa bitja potrebujejo vir ogljika za gorivo. Živali lahko dobijo svoje preprosto s prehranjevanjem in čakajo, da bodo prebavni in celični encimi zadevo spremenili v molekule glukoze. Toda rastline morajo skozi svoje liste vzeti ogljik v obliki plin ogljikov dioksid (CO2) v ozračju.
Vloga fotosinteze je, da razvrstijo rastline do iste točke, metabolično gledano, da živali naenkrat ustvarijo glukozo iz svoje hrane. Pri živalih to pomeni, da so različne molekule, ki vsebujejo ogljik, manjše, preden sploh dosežejo celice, pri rastlinah pa to pomeni, da naredijo molekule, ki vsebujejo ogljik večji in znotraj celic.
Reakcije fotosinteze
V prvem nizu reakcij, imenovanih the svetlobne reakcije ker potrebujejo neposredno svetlobo, se za pretvorbo svetlobne energije za sintezo molekul ATP in NADPH v sistemu prenosa elektronov uporabljajo encimi, imenovani Photosystem I in Photosystem II v tilakoidni membrani.
Preberite več o elektronski transportni verigi.
V t.i. temne reakcije, ki jih svetloba niti ne zahteva in jih ne moti, se energija, pridobljena v ATP in NADPH (ker nič ne more "shraniti" svetlobe), uporablja glukozo iz ogljikovega dioksida in drugih virov ogljika v obratu.
Kemija klorofila
Rastline imajo poleg klorofila še veliko pigmentov, kot sta fikoetrin in karotenoidi. Klorofil pa ima a porfirin obročna struktura, podobna tisti v molekuli hemoglobina pri ljudeh. Porfirinski obroč klorofila vsebuje element magnezij, kjer se v hemoglobinu pojavlja železo.
Klorofil absorbira svetlobo v zelenem delu vidnega odseka svetlobnega spektra, ki je v razponu od 350 do 800 milijardin meter.
Fotoekscitacija klorofila
V nekem smislu rastlinski svetlobni receptorji absorbirajo fotone in jih uporabijo za potiskanje elektronov, ki so zaspali, v stanje vzbujene budnosti, zaradi česar so vodili po stopnicah. Sčasoma začnejo sosednji elektroni tudi v bližnjih "domovih" s klorofilom. Ko se spet usedejo v vrhove, njihovo drsenje nazaj spodaj omogoča, da se sladkor zgradi s pomočjo zapletenega mehanizma, ki ujame energijo iz njihovih stopal.
Ko se energija prenese iz ene molekule klorofila v sosednjo, se to imenuje resonančni prenos energije oz. eksiton prenos.