Hvad bruger kloroplaster til at fremstille glukose?

Kloroplaster er de originale "grønne" solenergitransformatorer. Disse små organeller, der kun findes i cellerne i planter og alger, bruger energi fra solen til at omdanne kuldioxid og vand til glukose og ilt. Dan Jenk, videnskabsforfatter for Biodesign Institute ved Arizona State University, beskriver processen som følger, “… Planter nærmer sig toppen af ​​gnisten ved at fjerne næsten alle foton af tilgængelig lysenergi, der skal produceres mad."

I denne artikel gennemgår vi den generelle proces med fotosyntese, hvordan kloroplast fungerer, og hvordan det fungerer at bruge kemiske input og solen til at fremstille glukose.

Energi, der lagres i en molekylær binding, kaldes "kemisk potentiel energi." Når en kemisk binding er brudt, f.eks. når et stivelsesmolekyle spises og derefter nedbrydes i et dyrs fordøjelsessystem, er energi frigivet. Alle organismer har brug for energi for at overleve.

Hovedmolekylet, der bruges til energi i levende organismer, kaldes ATP. ATP genereres i celler via glukose og komplekse metaboliske veje. For at få glukose skal planter, alger og andre autotrofer omdanne solenergi til glukose via en proces kaldet fotosyntese.

Fotosyntese omdanner lysenergi til kemisk energi, der lagres i de molekylære bindinger af glukose. Denne proces finder sted i kloroplaster. En plante bruger glukosemolekylerne til at skabe komplekse kulhydrater - stivelse og cellulose - og andre næringsstoffer, som den har brug for for at vokse og reproducere. Fotosyntese gør det således muligt at konvertere lysenergi til en form for energi, der kan bruges til mad, både af planten og de dyr, der spiser planten.

Fotosyntese kan repræsenteres af følgende forenklede ligning:

6 CO₂ (kuldioxid) + 6 H₂O (vand) → C₆H₁₂O₆ (glucose) + 6 O₂ (ilt)

•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images

Fotosyntese sker i to trin - en lysafhængig og en lysuafhængig.

Det lysreaktioner af fotosyntese begynder når lys fra solen rammer en celle med en chloroplast, normalt i bladceller fra planter. Klorofyl, det grønne pigment inde i en kloroplast, absorberer lyspartikler, der kaldes fotoner. En absorberet foton initierer en sekvens af kemiske reaktioner, der skaber to typer højenergiforbindelser, ATP (adenosintriphosphat) og NADPH (nicotinamidadenindinucleotidphosphat).

Disse forbindelser anvendes senere i cellulær respiration for at skabe mere brugbar energi i form af ATP.

Ud over lysenergi kræver lysreaktionerne også vand. Under fotosyntese opdeles vandmolekyler i brintioner og ilt. Brintet forbruges ved reaktionen, og resterende iltatomer frigøres fra chloroplasten som iltgas (O2).

Det lysuafhængig del af fotosyntese er også kendt som Calvin cyklus. Brug af molekylerne produceret i de lysafhængige reaktioner - ATP til energi og NADPH til elektroner - Calvin cyklus bruger en cyklisk række biokemiske reaktioner til at omdanne seks kuldioxidmolekyler til et molekyle af glukose.

Hvert trin i Calvin-cyklussen har et enzym, der katalyserer reaktionen.

Råmaterialerne til fotosyntese findes naturligt i miljøet. Planter absorberer kuldioxid fra luften, vand fra jorden og lys fra solen og omdanner dem til ilt og kulhydrater. Dette gør kloroplaster verdens mest effektive forbrugere og producenter af ren, vedvarende energi.

Det sikrer også cykling af kulstof og ilt i miljøet. Uden fotosyntese fra planter og alger ville der ikke være nogen måde at genbruge kuldioxid til åndbart ilt.

Derfor er skovrydning og klima forandring er så skadelige for miljøet: uden masser af alger, træer og andre planter for at skabe ilt og fjerne kuldioxid, CO₂ niveauer vil stige. Dette øger den globale temperatur, forstyrrer gasudvekslingscyklusser og kan generelt skade miljøet.