Co používají chloroplasty k výrobě glukózy?

Chloroplasty jsou původní „zelené“ solární transformátory. Tyto malé organely, které se nacházejí pouze v buňkách rostlin a řas, využívají energii ze slunce k přeměně oxidu uhličitého a vody na glukózu a kyslík. Dan Jenk, autor vědy pro Biodesign Institute na Arizonské státní univerzitě, popisuje postup následovně, "... rostliny se blíží k vrcholu lakomosti tím, že vychytávají téměř každý foton dostupné světelné energie, který je možné vyprodukovat." jídlo."

V tomto článku se budeme věnovat obecnému procesu fotosyntéza, jak chloroplast funguje a jak funguje při výrobě glukózy chemické vstupy a slunce.

Energie, která je uložena v molekulární vazbě, se nazývá „chemická potenciální energie“. Když je chemická vazba rozbitá, například když se sníží molekula škrobu, pak se rozloží v trávicím systému zvířete, energie propuštěn. Všechny organismy potřebují k přežití energii.

Hlavní molekula používaná pro energii v živých organismech se nazývá ATP. ATP je generován v buňkách glukózou a komplexními metabolickými cestami. K získání glukózy však musí rostliny, řasy a další autotrofy přeměňovat sluneční energii na glukózu pomocí procesu zvaného fotosyntéza.

Fotosyntéza převádí světelnou energii na chemickou energii, která je uložena v molekulárních vazbách glukózy. Tento proces probíhá v chloroplastech. Rostlina využívá molekuly glukózy k vytvoření komplexních sacharidů - škrobu a celulózy - a dalších živin, které potřebuje k růstu a reprodukci. Fotosyntéza tak umožňuje přeměnit světelnou energii na formu energie, kterou lze použít k jídlu, a to jak rostlinou, tak zvířaty, která rostlinu konzumují.

Fotosyntézu lze vyjádřit následující zjednodušenou rovnicí:

6 CO₂ (oxid uhličitý) + 6 H₂O (voda) → C.₆H₁₂Ó₆ (glukóza) + 6 O₂ (kyslík)

•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images

Fotosyntéza probíhá ve dvou krocích - jeden na světle a jeden nezávislý na světle.

The světelné reakce fotosyntézy začíná, když světlo ze slunce zasáhne buňku chloroplastem, obvykle v listových buňkách rostlin. Chlorofyl, zelený pigment uvnitř chloroplastu, absorbuje částice světelné energie zvané fotony. Absorbovaný foton iniciuje sekvenci chemických reakcí, které vytvářejí dva typy vysokoenergetických sloučenin, ATP (adenosintrifosfát) a NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfát).

Tyto sloučeniny se později používají v buněčném dýchání za účelem vytvoření více využitelné energie ve formě ATP.

Kromě světelné energie vyžadují světelné reakce také vodu. Během fotosyntézy se molekuly vody štěpí na vodíkové ionty a kyslík. Vodík je spotřebován reakcí a zbytky atomů kyslíku se uvolňují z chloroplastu jako plynný kyslík (O2).

The nezávislý na světle část fotosyntézy je také známá jako Calvinův cyklus. Pomocí molekul produkovaných ve světle závislých reakcí - ATP pro energii a NADPH pro elektrony - Calvin cyklus používá cyklickou sérii biochemických reakcí k přeměně šesti molekul oxidu uhličitého na molekulu glukóza.

Každý krok Calvinova cyklu má enzym, který katalyzuje reakci.

Suroviny pro fotosyntézu se přirozeně nacházejí v životním prostředí. Rostliny absorbují oxid uhličitý ze vzduchu, vodu z půdy a světlo ze slunce a přeměňují je na kyslík a sacharidy. To dělá chloroplasty nejúčinnější spotřebitelé a výrobci čisté, obnovitelné energie na světě.

Zajišťuje také cyklování uhlíku a kyslíku v prostředí. Bez fotosyntézy rostlin a řas by neexistoval způsob, jak recyklovat oxid uhličitý na dýchatelný kyslík.

Proto odlesňování a klimatická změna jsou tak škodlivé pro životní prostředí: bez množství řas, stromů a jiných rostlin, které vytvářejí kyslík a odvádějí oxid uhličitý, CO₂ úrovně se zvýší. To zvyšuje globální teplotu, narušuje cykly výměny plynů a může obecně poškodit životní prostředí.