Chloroplastai yra originalūs „žalieji“ saulės energijos transformatoriai. Šie maži organeliai, randami tik augalų ir dumblių ląstelėse, naudoja saulės energiją anglies dvideginiui ir vandeniui paversti gliukoze ir deguonimi. Danas Jenkas, Arizonos valstybinio universiteto Biodizaino instituto mokslo rašytojas, procesą apibūdina taip: „... augalai artėja prie šykštumo viršūnės, išgraibstydami beveik visus turimos šviesos energijos fotonus maistas “.
Šiame straipsnyje mes apžvelgiame bendrą procesą fotosintezė, kaip veikia chloroplastas ir kaip veikia naudojant chemines medžiagas ir saulę gliukozei gaminti.
Cheminė potenciali energija
Energija, kaupiama molekuliniame ryšyje, vadinama „cheminio potencialo energija“. Kai cheminis ryšys yra sugedusi, pvz., kai valgoma krakmolo molekulė, tada suskaidoma gyvūno virškinimo sistemoje, energija yra paleistas. Visiems organizmams išgyventi reikia energijos.
Pagrindinė gyvų organizmų energijai naudojama molekulė vadinama ATP. ATP ląstelėse susidaro per gliukozės ir kompleksinius metabolizmo kelius. Vis dėlto, norėdami gauti gliukozės, augalai, dumbliai ir kiti autotrofai turi fotosintezės procesu paversti saulės energiją gliukoze.
Fotosintezė: reakcija
Fotosintezė šviesos energiją paverčia chemine energija, kuri kaupiama gliukozės molekuliniuose ryšiuose. Šis procesas vyksta chloroplastuose. Augalas naudoja gliukozės molekules kurdamas kompleksinius angliavandenius - krakmolą ir celiuliozę - ir kitas maistines medžiagas, kurių reikia augti ir daugintis. Taigi fotosintezė suteikia galimybę paversti šviesos energiją energijos forma, kurią gali naudoti maistui tiek augalas, tiek gyvūnai, valgantys augalą.
Fotosintezę galima pavaizduoti šia supaprastinta lygtimi:
6 CO2 (anglies dioksidas) + 6 H2O (vanduo) → C6H12O6 (gliukozė) + 6 O2 (deguonis)
•••„Goodshoot RF“ / „Goodshoot“ / „Getty Images“
Fotosintezė ir chloroplastų funkcija: kaip tai veikia
Fotosintezė vyksta dviem etapais - vienas nuo šviesos priklausantis ir vienas nepriklausomas nuo šviesos.
The šviesos reakcijos fotosintezės prasideda tada, kai saulės šviesa patenka į ląstelę chloroplastu, dažniausiai augalų lapų ląstelėse. Chlorofilas, žalias pigmentas chloroplasto viduje, sugeria šviesos energijos daleles, vadinamas fotonais. Absorbuotas fotonas inicijuoja cheminių reakcijų seką, kuri sukuria dviejų tipų didelės energijos junginius - ATP (adenozino trifosfatą) ir NADPH (nikotinamido adenino dinukleotido fosfatą).
Šie junginiai vėliau naudojami ląstelių kvėpavime, siekiant sukurti naudingesnę energiją ATP pavidalu.
Be šviesos energijos, šviesos reakcijoms reikia ir vandens. Vykdant fotosintezę, vandens molekulės suskaidomos į vandenilio jonus ir deguonį. Vandenilis sunaudojamas reakcijos metu, o likę deguonies atomai iš chloroplasto išsiskiria kaip deguonies dujos (O2).
Nepriklausomos nuo šviesos reakcijos
The nepriklausomas nuo šviesos dalis fotosintezės taip pat žinoma kaip Kalvino ciklas. Naudojant molekules, gaunamas nuo šviesos priklausomose reakcijose - ATP energijai ir NADPH elektronams - Calvin cikle naudojamos ciklinės biocheminių reakcijų serijos, paverčiančios šešias anglies dioksido molekules į gliukozės.
Kiekviename Kalvino ciklo etape yra fermentas, kuris katalizuoja reakciją.
Chloroplasto funkcija ir žalioji energija
Fotosintezės žaliavos natūraliai randamos aplinkoje. Augalai absorbuoja anglies dioksidą iš oro, vandenį iš dirvožemio ir saulės šviesą ir paverčia juos deguonimi ir angliavandeniais. Tai daro chloroplastai efektyviausi pasaulyje vartotojai ir švarios, atsinaujinančios energijos gamintojai.
Tai taip pat užtikrina anglies ir deguonies apykaitą aplinkoje. Be augalų ir dumblių fotosintezės, nebūtų jokio būdo perdirbti anglies dvideginį į kvėpuojantį deguonį.
Štai kodėl miškų kirtimas ir klimato kaita yra tokie žalingi aplinkai: be dumblių, medžių ir kitų augalų masės, kad būtų sukurtas deguonis ir pašalintas anglies dioksidas, CO2 lygis padidės. Tai padidina pasaulinę temperatūrą, sutrikdo dujų mainų ciklus ir paprastai gali pakenkti aplinkai.