Ha arra a tudományágra gondol, amely részt vesz abban, hogy a növények hogyan jutnak „táplálékhoz”, akkor valószínűleg először a biológiát veszi figyelembe. De a valóságban a fizika szolgál a biológia szolgálatában, mert a nap fényének energiája vált először hajtóművébe, és most továbbra is működteti az egész életet a Föld bolygón. Pontosabban, ez egy energiaátadási kaszkád, amikor elindul fotonok könnyű sztrájk részeiben a klorofill molekula.
A fotonok szerepe a fotoszintézis a klorofill elnyeli oly módon, hogy a klorofill molekula egy részében lévő elektronok ideiglenesen "izgatottak" vagy magasabb energia állapotúak legyenek. Amint visszasodródnak a szokásos energiaszintjük felé, az általuk felszabadított energia hajtja végre a fotoszintézis első részét. Így klorofill nélkül a fotoszintézis nem történhetett meg.
Növénysejtek vs. Állati sejtek
A növények és az állatok egyaránt eukarióták. Mint ilyen, sejtjeikben jóval több van, mint az összes sejtnek a minimális minimum (sejtmembrán, riboszómák, citoplazma és DNS). Sejtjeik gazdag membránhoz kötöttek
sejtszervecskék, amelyek speciális funkciókat látnak el a cellán belül. Ezek egyike kizárólag a növényekre vonatkozik, és az úgynevezett kloroplaszt. Ezen hosszúkás organellákon belül következik be a fotoszintézis.A kloroplasztok belsejében tilakoidoknak nevezett szerkezetek vannak, amelyeknek saját membránjuk van. A tilakoidok belsejében ül a klorofill néven ismert molekula, bizonyos értelemben az utasításokra várva, szó szerinti fényvillanás formájában.
További információ a növényi és állati sejtek közötti hasonlóságokról és különbségekről.
A fotoszintézis szerepe
Minden élőlénynek szénforrásra van szüksége az üzemanyaghoz. Az állatok elég egyszerűen megszerezhetik az övüket az evéssel, és arra várnak, hogy az emésztő és sejtes enzimjeik glükózmolekulákká változtassák az anyagot. De a növényeknek a levelükön keresztül széndioxidot kell magukba foglalniuk szén-dioxid gáz (CO2) a légkörben.
A fotoszintézis szerepe a növények elkapása, anyagcsere szempontból ugyanarra a pontra, hogy az állatok egyszerre termelnek glükózt az ételükből. Az állatoknál ez azt jelenti, hogy a különféle széntartalmú molekulákat kisebbekké kell tenni, mielőtt azok még a sejtekig eljutnának, de a növényekben a széntartalmú molekulákat nagyobb és a sejteken belül.
A fotoszintézis reakciói
Az első reakciósorozatban, az úgynevezett fényreakciók mivel közvetlen fényre van szükségük, a tilakoid membránban a Photosystem I és a Photosystem II nevű enzimekre a fényenergia átalakítására használják az ATP és NADPH molekulák szintéziséhez, elektrontranszportban rendszer.
További információ az elektronszállító láncról.
Az ún sötét reakciókamelyek nem igénylik és nem zavarják a fényt, az ATP-ben és a NADPH-ban összegyűjtött energiát (mivel semmi képes "közvetlenül" tárolni a fényt) széndioxidból és más szénforrásokból származó glükóz építésére szolgál növény.
A klorofill kémia
A növényekben a klorofillon kívül sok pigment van, például a phikoerthryin és a karotinoidok. A klorofillnak azonban van egy porfirin gyűrűszerkezet, hasonló az emberben a hemoglobin molekulában találhatóhoz. A klorofill porfirin gyűrűje tartalmazza a magnézium elemet, ahol a vas megjelenik a hemoglobinban.
A klorofill elnyeli a fényt a fényspektrum látható szakaszának zöld részén, amely összességében a 350-800 milliárd milliárd méteres tartományt fedi le.
A klorofill fotógerjesztése
Bizonyos értelemben a növényi fényreceptorok abszorbeálják a fotonokat, és rájuk rúgják az izgatott ébrenlét állapotába szundikáló elektronokat, ami felfelé vezet egy lépcsőn. Végül a szomszédos klorofill "otthonokban" lévő szomszédos elektronok is rohangálni kezdenek. Ahogy visszaérnek szundikálásukba, a földszintre visszasurranásuk lehetővé teszi a cukor felépítését egy olyan komplex mechanizmus révén, amely csapdába ejti az energiát.
Amikor az energiát egy klorofill-molekuláról egy szomszédosra viszik át, ezt rezonancia-energia-transzfernek, ill exciton átruházás.