ქლოროპლასტები არის ორიგინალური "მწვანე" მზის ენერგიის ტრანსფორმატორი. ეს პატარა ორგანელესი, რომელიც მხოლოდ მცენარეებისა და წყალმცენარეების უჯრედებში გვხვდება, მზის ენერგიას იყენებს ნახშირორჟანგისა და წყლის გლუკოზად და ჟანგბადად გადასაკეთებლად. დენ ჯენკი, არიზონას სახელმწიფო უნივერსიტეტის ბიოდიზაინის ინსტიტუტის მეცნიერების მწერალი აღწერს პროცესს შემდეგნაირად: ”… მცენარეები სიძუნწის მწვერვალს უახლოვდებიან, რათა გამოიმუშავონ არსებული სინათლის ენერგიის თითქმის ყველა ფოტონი საკვები ”.
ამ სტატიაში ჩვენ ვაპირებთ ზოგადი პროცესის დასრულებას ფოტოსინთეზი, როგორ ფუნქციონირებს ქლოროპლასტი და როგორ მუშაობს ქიმიური საშუალებებისა და მზის გამოყენება გლუკოზის შესაქმნელად.
ქიმიური პოტენციური ენერგია
ენერგიას, რომელიც ინახება მოლეკულურ კავშირში, ეწოდება "ქიმიური პოტენციური ენერგია". როდესაც ქიმიური ბმაა გატეხილია, მაგალითად, სახამებლის მოლეკულის ჭამის შემდეგ ცხოველის საჭმლის მომნელებელ სისტემაში დაშლილი ენერგია გაათავისუფლეს. ყველა ორგანიზმს ენერგია სჭირდება გადარჩენისთვის.
ცოცხალ ორგანიზმებში ენერგიისთვის გამოყენებულ მთავარ მოლეკულას უწოდებენ
ATP. ATP უჯრედებში წარმოიქმნება გლუკოზისა და რთული მეტაბოლური გზების საშუალებით. გლუკოზის მისაღებად მცენარეებმა, წყალმცენარეებმა და სხვა ავტოტროფებმა მზის ენერგია უნდა გადააქციონ გლუკოზად, პროცესის საშუალებით, რომელსაც ფოტოსინთეზი ეწოდება.ფოტოსინთეზი: რეაქცია
ფოტოსინთეზი გარდაქმნის სინათლის ენერგიას ქიმიურ ენერგიად, რომელიც ინახება გლუკოზის მოლეკულურ კავშირებში. ეს პროცესი ხდება ქლოროპლასტებში. მცენარე იყენებს გლუკოზის მოლეკულებს რთული ნახშირწყლების - სახამებლისა და ცელულოზის - და სხვა საკვებ ნივთიერებების შესაქმნელად, რომლებიც მას სჭირდება გასაზრდელად და გასამრავლებლად. ამრიგად, ფოტოსინთეზის საშუალებით შესაძლებელია სინათლის ენერგიის გადაქცევა ენერგიის ფორმად, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას საკვებად, როგორც მცენარის, ასევე ცხოველის მიერ, რომელიც ჭამს მცენარეს.
ფოტოსინთეზი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი გამარტივებული განტოლებით:
6 CO2 (ნახშირორჟანგი) + 6 ჰ2O (წყალი) C6ჰ12ო6 (გლუკოზა) + 6 O2 (ჟანგბადი)
•••Goodshoot RF / Goodshoot / გეტის სურათები
ფოტოსინთეზი და ქლოროპლატის ფუნქცია: როგორ მუშაობს
ფოტოსინთეზი ხდება ორ ეტაპად - ერთი სინათლეზე დამოკიდებული და ერთი სინათლისგან დამოუკიდებელი.
მსუბუქი რეაქციები ფოტოსინთეზის დროს იწყება მზის სინათლე უჯრედში ქლოროპლასტით, ჩვეულებრივ მცენარეთა ფოთლოვან უჯრედებში. ქლოროფილი, ქლოროპლატის შიგნით არსებული მწვანე პიგმენტი, შთანთქავს სინათლის ენერგიის ნაწილაკებს, რომლებსაც ფოტონები ეწოდება. შთანთქმული ფოტონი იწყებს ქიმიური რეაქციების თანმიმდევრობას, რომლებიც ქმნიან ორი ტიპის მაღალენერგეტიკულ ნაერთებს, ATP (ადენოზინტრიფოსფატი) და NADPH (ნიკოტინამიდი ადენინის დინუკლეოტიდის ფოსფატი).
მოგვიანებით ამ ნაერთებს იყენებენ უჯრედულ სუნთქვაში, ATP– ის სახით უფრო გამოსადეგი ენერგიის შექმნის მიზნით.
სინათლის ენერგიის გარდა, სინათლის რეაქციები ასევე მოითხოვს წყალს. ფოტოსინთეზის დროს წყლის მოლეკულები იყოფა წყალბადის იონებად და ჟანგბადში. წყალბადის მოხმარება ხდება რეაქციის შედეგად და ჟანგბადის დარჩენილი ატომები ქლოროპლასტიდან გამოიყოფა ჟანგბადის გაზის სახით (O2).
სინათლისგან დამოუკიდებელი რეაქციები
სინათლისგან დამოუკიდებელი ფოტოსინთეზის ნაწილი ასევე ცნობილია როგორც კალვინის ციკლი. სინათლეზე დამოკიდებულ რეაქციებში წარმოქმნილი მოლეკულების გამოყენებით - ATP ენერგიისთვის და NADPH ელექტრონებისთვის - კალვინი ციკლი იყენებს ბიოქიმიური რეაქციების ციკლურ სერიას, ნახშირორჟანგის ექვსი მოლეკულის მოლეკულად გადასაყვანად გლუკოზა
კალვინის ციკლის თითოეულ საფეხურს აქვს ფერმენტი, რომელიც კატალიზირებს რეაქციას.
ქლოროპლასტის ფუნქცია და მწვანე ენერგია
ნედლეული ფოტოსინთეზისთვის ბუნებრივად გვხვდება გარემოში. მცენარეები ნახშირორჟანგს შთანთქავენ ჰაერიდან, წყალს ნიადაგიდან და მზისგან და აქცევს ისინი ჟანგბადსა და ნახშირწყლებად. ეს ქმნის ქლოროპლასტები მსოფლიოს ყველაზე ეფექტური მომხმარებლები და სუფთა, განახლებადი ენერგიის მწარმოებლები.
ის ასევე უზრუნველყოფს ნახშირბადის და ჟანგბადის ციკლი გარემოში. მცენარეებისა და წყალმცენარეების ფოტოსინთეზის გარეშე, ნახშირორჟანგის გადამუშავება ჟანგბადში ვერ ხერხდება.
ამიტომ ტყეების გაჩეხვა და კლიმატის ცვლილება ეს იმდენად საზიანოა გარემოსთვის: წყალმცენარეების, ხეებისა და სხვა მცენარეების მასების გარეშე წარმოიქმნება ჟანგბადი და მიიღება ნახშირორჟანგი, CO2 დონე გაიზრდება. ეს ზრდის გლობალურ ტემპერატურას, არღვევს გაზის გაცვლის ციკლებს და ზოგადად ზიანს აყენებს გარემოს.