Какво се случва, когато молекулата на хлорофила поглъща светлина?

Когато мислите за клон на науката, участващ в начина, по който растенията получават своята „храна“, най-вероятно първо обмисляте биологията. Но в действителност физиката е в услуга на биологията, защото светлинната енергия от слънцето първо задейства, а сега продължава да захранва целия живот на планетата Земя. По-конкретно, това е каскада за пренос на енергия, задействана, когато фотони в леки ударни части на a хлорофил молекула.

Ролята на фотоните в фотосинтеза трябва да се абсорбира от хлорофила по начин, който кара електроните в част от молекулата на хлорофила да се временно "възбудят" или в състояние на по-висока енергия. Докато те се отклоняват към обичайното си енергийно ниво, енергията, която освобождава, задвижва първата част от фотосинтезата. По този начин без хлорофил не може да настъпи фотосинтеза.

Растенията и животните са и еукариоти. Като такива, техните клетки имат много повече от минималния минимум, който всички клетки трябва да имат (клетъчна мембрана, рибозоми, цитоплазма и ДНК). Клетките им са богати на мембранно свързани

Вътре в хлоропластите има структури, наречени тилакоиди, които имат собствена мембрана. Вътре в тилакоидите е мястото, където се намира молекулата, известна като хлорофил, в известен смисъл в очакване на инструкции под формата на буквална светкавица.
Прочетете повече за приликите и разликите между растителните и животинските клетки.

Всички живи същества се нуждаят от източник на въглерод за гориво. Животните могат да получат своето достатъчно, като ядат и чакат храносмилателните и клетъчните ензими да превърнат материята в глюкозни молекули. Но растенията трябва да приемат въглерод през листата си под формата на въглероден диоксид газ (CO₂) в атмосферата.

Ролята на фотосинтезата е да сортира растенията до една и съща точка, метаболитно погледнато, че животните веднага са генерирали глюкоза от храната си. При животните това означава да направим различни молекули, съдържащи въглерод, по-малки, преди дори да достигнат клетките, но при растенията това означава да направим молекули, съдържащи въглерод по-големи и в клетките.

В първия набор от реакции, наречен светлинни реакции тъй като те се нуждаят от пряка светлина, ензими, наречени Photosystem I и Photosystem II в тилакоидната мембрана се използват за преобразуване на светлинната енергия за синтеза на молекули ATP и NADPH в електронен транспорт система.
Прочетете повече за електронната транспортна верига.

В т.нар тъмни реакции, които нито изискват, нито се нарушават от светлината, енергията, събрана в АТФ и NADPH (тъй като нищо може да "съхранява" светлина директно) се използва за изграждане на глюкоза от въглероден диоксид и други източници на въглерод в растение.

Растенията имат много пигменти в допълнение към хлорофила, като фикоертриин и каротеноиди. Хлорофилът обаче има порфирин пръстенна структура, подобна на тази в молекулата на хемоглобина при хората. Порфириновият пръстен на хлорофила обаче съдържа елемента магнезий, където желязото се появява в хемоглобина.

Хлорофилът поглъща светлината в зелената част на видимия участък от светлинния спектър, който като цяло обхваща диапазон от около 350 до 800 милиардни части от метър.

В известен смисъл, растителните светлинни рецептори поглъщат фотони и ги използват, за да ритат електрони, които дремеха, в състояние на възбудено будност, което ги кара да изкачат стълбище. В крайна сметка съседните електрони в близките хлорофилни "домове" също започват да се движат наоколо. Докато се настаняват обратно в дрямката си, бързането им обратно долу позволява захарта да бъде изградена чрез сложен механизъм, който улавя енергията от стъпките им.

Когато енергията се прехвърля от една молекула хлорофил към съседна, това се нарича резонансен трансфер на енергия, или екситон прехвърляне.