Kloroplastit ovat alkuperäisiä "vihreitä" aurinkosähkömuuntajia. Nämä pienet organellit, joita esiintyy vain kasvien ja levien soluissa, käyttävät auringosta tulevaa energiaa muuntamaan hiilidioksidi ja vesi glukoosiksi ja hapeksi. Dan Jenk, Arizonan osavaltion yliopiston Biodesign-instituutin tiedekirjailija kuvaa prosessia seuraavasti, "... kasvit lähestyvät niukkuuden huippua puhdistamalla melkein kaikki käytettävissä olevan valoenergian fotonit ruokaa. "
Tässä artikkelissa käymme läpi yleisen prosessin fotosynteesi, miten kloroplasti toimii ja miten se käyttää kemiallisten aineiden ja auringon käyttöä glukoosin tuottamiseen.
Kemiallinen potentiaalinen energia
Molekyylisidokseen varastoitunutta energiaa kutsutaan "kemialliseksi potentiaalienergiaksi". Kun kemiallinen sidos on rikkoutunut, esimerkiksi kun tärkkelysmolekyyli syödään ja sitten hajotetaan eläimen ruoansulatuskanavassa, energia on vapautettu. Kaikki organismit tarvitsevat energiaa selviytyäkseen.
Tärkeintä molekyyliä, jota käytetään elävien organismien energiaksi, kutsutaan
ATP. ATP syntyy soluissa glukoosin ja monimutkaisten aineenvaihduntareittien kautta. Glukoosin saamiseksi kasvien, levien ja muiden autotrofien on kuitenkin muunnettava aurinkoenergia glukoosiksi fotosynteesiksi kutsutun prosessin avulla.Fotosynteesi: Reaktio
Fotosynteesi muuntaa valoenergian kemialliseksi energiaksi, joka varastoituu glukoosin molekyylisidoksiin. Tämä prosessi tapahtuu kloroplastissa. Kasvi käyttää glukoosimolekyylejä luodakseen monimutkaisia hiilihydraatteja - tärkkelystä ja selluloosaa - ja muita ravinteita, joita se tarvitsee kasvaa ja lisääntyä. Fotosynteesi mahdollistaa siten valon energian muuntamisen energiamuotoon, jota sekä kasvi että eläimet syövät ravinnoksi.
Fotosynteesi voidaan esittää seuraavalla yksinkertaistetulla yhtälöllä:
6 CO2 (hiilidioksidi) + 6 H2O (vesi) → C6H12O6 (glukoosi) + 602 (happi)
•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images
Fotosynteesi ja kloroplastifunktio: miten se toimii
Fotosynteesi tapahtuu kahdessa vaiheessa - yksi valosta riippuvainen ja yksi valosta riippumaton.
valoreaktiot fotosynteesi alkaa, kun auringon valo osuu soluun kloroplastilla, yleensä kasvien lehtisoluissa. Klorofylli, kloroplastin sisällä oleva vihreä pigmentti, absorboi valoenergiahiukkasia, joita kutsutaan fotoneiksi. Imeytynyt fotoni käynnistää kemiallisten reaktioiden sarjan, joka luo kahden tyyppisiä korkeaenergisiä yhdisteitä, ATP (adenosiinitrifosfaatti) ja NADPH (nikotiiniamidiadeniinidinukleotidifosfaatti).
Näitä yhdisteitä käytetään myöhemmin soluhengityksessä käyttökelpoisen energian luomiseksi ATP: n muodossa.
Valoenergian lisäksi valoreaktiot vaativat myös vettä. Fotosynteesin aikana vesimolekyylit hajotetaan vetyioneiksi ja hapeksi. Reaktio kuluttaa vetyä, ja jäljelle jääneet happiatomit vapautuvat kloroplastista happikaasuna (O2).
Valosta riippumattomat reaktiot
valosta riippumaton osa fotosynteesistä tunnetaan myös nimellä Calvin-sykli. Valosta riippuvaisissa reaktioissa tuotettujen molekyylien - ATP energian ja NADPH elektronien - avulla Calvin syklissä käytetään syklistä sarjaa biokemiallisia reaktioita kuuden hiilidioksidimolekyylin muuttamiseksi glukoosi.
Jokaisessa Calvin-syklin vaiheessa on entsyymi, joka katalysoi reaktion.
Chloroplast-toiminto ja vihreä energia
Fotosynteesin raaka-aineet löytyvät luonnostaan ympäristöstä. Kasvit imevät hiilidioksidia ilmasta, vettä maaperästä ja auringon valoa ja muuttavat ne hapeksi ja hiilihydraateiksi. Tämä tekee kloroplastit maailman tehokkaimmat puhtaan, uusiutuvan energian kuluttajat ja tuottajat.
Se varmistaa myös hiilen ja hapen kierron ympäristössä. Ilman kasvien ja levien fotosynteesiä ei olisi mitään tapaa kierrättää hiilidioksidia hengittäväksi hapeksi.
Siksi metsien hävittäminen ja ilmastonmuutos ovat niin vahingollisia ympäristölle: ilman levämassoja, puita ja muita kasveja hapen muodostamiseksi ja hiilidioksidin, CO2 tasot nousevat. Tämä nostaa maapallon lämpötilaa, häiritsee kaasunvaihtoja ja voi yleensä vahingoittaa ympäristöä.