Kloroplasti su izvorni "zeleni" sunčani transformatori. Te malene organele, koje se nalaze samo u stanicama biljaka i algi, koriste sunčevu energiju za pretvaranje ugljičnog dioksida i vode u glukozu i kisik. Dan Jenk, znanstveni pisac s Instituta Biodesign na Državnom sveučilištu u Arizoni, postupak opisuje na sljedeći način, “... biljke se približavaju vrhuncu škrtosti uklanjanjem gotovo svakog fotona dostupne svjetlosne energije za proizvodnju hrana."
U ovom ćemo članku prolaziti kroz opći postupak fotosinteza, kako kloroplast funkcionira i kako djeluje na kemijske ulaze i sunce za stvaranje glukoze.
Kemijska potencijalna energija
Energija koja je pohranjena u molekularnoj vezi naziva se "kemijska potencijalna energija". Kad je kemijska veza slomljena, na primjer kada se molekula škroba pojede i razgradi u probavnom sustavu životinje, energija je pušten. Svi organizmi trebaju energiju da bi preživjeli.
Glavna molekula koja se koristi za energiju u živim organizmima naziva se ATP. ATP se generira u stanicama glukozom i složenim metaboličkim putovima. Da bi dobile glukozu, biljke, alge i drugi autotrofi moraju pretvoriti sunčevu energiju u glukozu putem postupka koji se naziva fotosinteza.
Fotosinteza: reakcija
Fotosinteza pretvara svjetlosnu energiju u kemijsku energiju koja je pohranjena u molekularnim vezama glukoze. Taj se postupak odvija u kloroplastima. Biljka koristi molekule glukoze za stvaranje složenih ugljikohidrata - škroba i celuloze - i drugih hranjivih sastojaka potrebnih za rast i razmnožavanje. Fotosinteza tako omogućuje pretvaranje svjetlosne energije u oblik energije koji biljka i životinje koje jedu biljku mogu koristiti za hranu.
Fotosintezu možemo predstaviti sljedećom pojednostavljenom jednadžbom:
6 CO2 (ugljični dioksid) + 6 H2O (voda) → C6H12O6 (glukoza) + 602 (kisik)
•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images
Fotosinteza i funkcija kloroplasta: kako to djeluje
Fotosinteza se odvija u dva koraka - jedan ovisno o svjetlu i jedan neovisan o svjetlu.
The svjetlosne reakcije fotosinteze započinje kada sunčevo svjetlo udari u stanicu s kloroplastom, obično u biljnim stanicama lista. Klorofil, zeleni pigment unutar kloroplasta, apsorbira čestice svjetlosne energije zvane fotoni. Apsorbirani foton pokreće niz kemijskih reakcija koje stvaraju dvije vrste visokoenergetskih spojeva, ATP (adenozin trifosfat) i NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat).
Ti se spojevi kasnije koriste u staničnom disanju kako bi se stvorila korisnija energija u obliku ATP-a.
Osim svjetlosne energije, za svjetlosne reakcije potrebna je i voda. Tijekom fotosinteze molekule vode dijele se na vodikove ione i kisik. Reakcija troši vodik, a ostaci kisikovih atoma oslobađaju se iz kloroplasta kao plinoviti kisik (O2).
Reakcije neovisne o svjetlu
The neovisno o svjetlu Dio fotosinteze poznat je i kao Calvinov ciklus. Koristeći molekule proizvedene u reakcijama ovisnim o svjetlu - ATP za energiju i NADPH za elektrone - Calvin ciklus koristi ciklički niz biokemijskih reakcija za pretvaranje šest molekula ugljičnog dioksida u molekulu glukoza.
Svaki korak Calvinovog ciklusa ima enzim koji katalizira reakciju.
Funkcija kloroplasta i zelena energija
Sirovine za fotosintezu nalaze se prirodno u okolišu. Biljke apsorbiraju ugljični dioksid iz zraka, vodu iz tla i svjetlost sunca i pretvaraju ih u kisik i ugljikohidrate. Ovo cini kloroplasti svjetski najučinkovitiji potrošači i proizvođači čiste, obnovljive energije.
Također osigurava kruženje ugljika i kisika u okolišu. Bez fotosinteze biljaka i algi ne bi bilo načina za recikliranje ugljičnog dioksida u prozračni kisik.
Zato krčenje šuma i klimatske promjene su toliko štetni za okoliš: bez mase algi, drveća i drugih biljaka za stvaranje kisika i uklanjanje ugljičnog dioksida, CO2 razine će se povećati. To povećava globalnu temperaturu, remeti cikluse izmjene plina i općenito može štetiti okolišu.