Kloroplastid on originaalsed “rohelised” päikeseenergiatrafod. Need tillukesed organellid, mida leidub ainult taimede ja vetikate rakkudes, kasutavad päikese energiat, et muuta süsinikdioksiid ja vesi glükoosiks ja hapnikuks. Arizona osariigi ülikooli biodisaini instituudi teaduskirjanik Dan Jenk kirjeldab protsessi järgmiselt: "... taimed lähenevad koonerdamise tipule, püüdes toota peaaegu kõiki saadaoleva valgusenergia footoneid toit. "
Selles artiklis käsitleme üldist protsessi fotosüntees, kuidas kloroplast toimib ja kuidas toimib glükoosi tootmiseks keemiliste ainete ja päikese kasutamine.
Keemiline potentsiaalne energia
Molekulaarsidemesse salvestunud energiat nimetatakse keemiliseks potentsiaalseks energiaks. Kui keemiline side on purustatud, näiteks kui tärklise molekul on söödud ja seejärel lagundatud looma seedesüsteemis, on energia vabastati. Kõik organismid vajavad ellujäämiseks energiat.
Peamist molekuli, mida elusorganismides kasutatakse energia saamiseks, nimetatakse ATP. ATP tekib rakkudes glükoosi ja keerukate metaboolsete radade kaudu. Glükoosi saamiseks peavad taimed, vetikad ja muud autotroofid muundama päikeseenergia fotosünteesiks kutsutava protsessi abil glükoosiks.
Fotosüntees: reaktsioon
Fotosüntees muudab valgusenergia keemiliseks energiaks, mis on salvestatud glükoosi molekulaarsetesse sidemetesse. See protsess toimub kloroplastides. Taim kasutab glükoosimolekule, et luua kompleksseid süsivesikuid - tärklist ja tselluloosi - ning muid kasvamiseks ja paljunemiseks vajalikke toitaineid. Fotosüntees võimaldab seega muuta valgusenergia energiavormiks, mida saab kasutada nii taime kui ka taime söövate loomade jaoks toiduks.
Fotosünteesi saab esitada järgmise lihtsustatud võrrandiga:
6 CO2 (süsinikdioksiid) + 6 H2O (vesi) → C6H12O6 (glükoos) + 6O2 (hapnik)
•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images
Fotosüntees ja kloroplasti funktsioon: kuidas see töötab
Fotosüntees toimub kahes etapis - üks valgusest sõltuv ja üks valgusest sõltumatu.
The kerged reaktsioonid fotosüntees algab siis, kui päikese valgus tabab kloroplastiga rakku, tavaliselt taimede leherakkudes. Klorofüll, roheline pigment kloroplasti sees, neelab valgusenergia osakesi, mida nimetatakse footoniteks. Imendunud footon käivitab keemiliste reaktsioonide jada, mis tekitab kahte tüüpi kõrge energiaga ühendeid, ATP (adenosiinitrifosfaat) ja NADPH (nikotiinamiidadeniindinukleotiidfosfaat).
Neid ühendeid kasutatakse hiljem rakuhingamisel, et luua ATP näol kasutatavamat energiat.
Lisaks valgusenergiale vajavad valgusreaktsioonid ka vett. Fotosünteesi käigus jagunevad veemolekulid vesinikioonideks ja hapnikuks. Reaktsioonis kulub vesinik ja hapnikuaatomijäägid eralduvad kloroplastist hapnikugaasina (O2).
Valgusest sõltumatud reaktsioonid
The valgusest sõltumatu osa fotosünteesist on tuntud ka kui Calvini tsükkel. Kasutades valgust sõltuvates reaktsioonides toodetud molekule - ATP energia jaoks ja NADPH elektronide jaoks - Calvin tsükkel kasutab biokeemiliste reaktsioonide tsüklilist rida kuue süsinikdioksiidi molekuli muundamiseks glükoos.
Calvini tsükli igas etapis on ensüüm, mis katalüüsib reaktsiooni.
Kloroplasti funktsioon ja roheline energia
Fotosünteesi toorainet leidub keskkonnas looduslikult. Taimed neelavad õhust süsinikdioksiidi, mullast vett ja päikesevalgust ning muudavad need hapnikuks ja süsivesikuteks. See teeb kloroplastid maailma kõige tõhusamad puhta taastuvenergia tarbijad ja tootjad.
See tagab ka süsiniku ja hapniku ringluse keskkonnas. Ilma taimede ja vetikate fotosünteesita poleks kuidagi võimalik süsinikdioksiidi ringleda hingavaks hapnikuks.
Sellepärast raadamine ja kliimamuutus on nii keskkonnale kahjulikud: ilma vetikate, puude ja muude taimede massideta ei tekiks hapnikku ja eemaldaks süsinikdioksiidi, CO2 tase tõuseb. See tõstab ülemaailmset temperatuuri, häirib gaasivahetuse tsükleid ja võib üldiselt keskkonda kahjustada.
