A kloroplasztok az eredeti „zöld” napenergia transzformátorok. Ezek az apró organellumok, amelyek csak a növények és az algák sejtjeiben találhatók meg, a nap energiáját használják fel a szén-dioxid és a víz glükózzá és oxigénné történő átalakítására. Dan Jenk, az Arizonai Állami Egyetem Biodesign Intézetének tudományos írója a következőképpen írja le a folyamatot: „… A növények a fukarcsúcs csúcsához közelítenek azáltal, hogy a rendelkezésre álló fényenergia szinte minden fotonját kinyerik étel."
Ebben a cikkben áttekintjük a fotoszintézis, hogyan működik a kloroplaszt és hogyan működik a kémiai alapanyagok és a nap felhasználása a glükóz előállításához.
Kémiai potenciális energia
A molekuláris kötésben tárolt energiát „kémiai potenciális energiának” nevezzük. Amikor kémiai kötés van törött, például amikor egy keményítőmolekulát megesznek, majd az állat emésztőrendszerében lebontják, az energia megjelent. Minden szervezetnek energiára van szüksége a túléléshez.
Az élő organizmusokban az energiához használt fő molekulát ún
Fotoszintézis: A reakció
A fotoszintézis a fényenergiát kémiai energiává alakítja, amely a glükóz molekuláris kötéseiben tárolódik. Ez a folyamat kloroplasztokban megy végbe. Egy növény a glükózmolekulák segítségével komplex szénhidrátokat - keményítőt és cellulózot - és egyéb tápanyagokat hoz létre, amelyekre a növekedéshez és szaporodáshoz van szüksége. A fotoszintézis tehát lehetővé teszi a fényenergia átalakítását egy olyan energiává, amelyet az élelmiszer felhasználhat, mind a növény, mind az állatok, amelyek megeszik a növényt.
A fotoszintézist a következő egyszerűsített egyenlet képviseli:
6 CO2 (szén-dioxid) + 6 H2O (víz) → C6H12O6 (glükóz) + 6O2 (oxigén)
•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images
A fotoszintézis és a kloroplaszt funkció: hogyan működik
A fotoszintézis két lépésben történik - egy fényfüggő és egy fénytől független.
A fényreakciók A fotoszintézis akkor kezdődik, amikor a napfény kloroplaszttal ütközik egy sejtbe, általában a növények levélsejtjeiben. A klorofill, a kloroplaszt belsejében található zöld pigment elnyeli a fotonoknak nevezett fényenergia részecskéit. Az abszorbeált foton kémiai reakciók sorozatát indítja el, amely kétféle nagy energiájú vegyületet hoz létre, az ATP-t (adenozin-trifoszfát) és a NADPH-t (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát).
Ezeket a vegyületeket később felhasználják a sejtlégzésben annak érdekében, hogy több hasznos energiát hozzanak létre ATP formájában.
A fényreakciók mellett a fényreakciókhoz víz is szükséges. A fotoszintézis során a vízmolekulák hidrogénionokra és oxigénre oszlanak. A reakció során a hidrogént elfogyasztja, és a maradék oxigénatomok oxigéngázként (O2) szabadulnak fel a kloroplasztból.
Fénytől független reakciók
A fénytől független a fotoszintézis egy része más néven Kálvin-ciklus. A fényfüggő reakciókban előállított molekulák felhasználásával - az ATP az energiához és a NADPH az elektronokhoz - a Calvin ciklus biokémiai reakciók ciklikus sorozatát alkalmazza, hogy hat szén-dioxid-molekula átalakuljon szőlőcukor.
A Calvin-ciklus minden lépésében van egy enzim, amely katalizálja a reakciót.
Kloroplaszt funkció és zöld energia
A fotoszintézis alapanyaga természetes módon található meg a környezetben. A növények felszívják a szén-dioxidot a levegőből, a vizet a talajból és a fényt a napból, és átalakítják oxigénné és szénhidrátokká. Ez teszi kloroplasztok a világ leghatékonyabb fogyasztói és tiszta, megújuló energiatermelői.
Emellett biztosítja a szén és az oxigén körforgását a környezetben. Növényekből és algákból származó fotoszintézis nélkül semmilyen módon nem lehet a szén-dioxidot lélegző oxigénné visszavezetni.
Ezért erdőirtás és klímaváltozás annyira károsak a környezetre: algák, fák és más növények tömegének hiánya nélkül oxigént termelnek és elveszik a szén-dioxidot, a CO2 a szint emelkedni fog. Ez megnöveli a globális hőmérsékletet, megzavarja a gázcsere ciklusait és általában károsíthatja a környezetet.