Kad jūs domājat par zinātnes nozari, kas saistīta ar to, kā augi iegūst savu "pārtiku", visticamāk, vispirms apsverat bioloģiju. Bet patiesībā tā ir fizika, kas kalpo bioloģijai, jo tieši saules gaismas enerģija vispirms ieslēdzas un tagad turpina darboties visu dzīvi uz Zemes planētas. Konkrēti, tā ir enerģijas pārneses kaskāde, kas tiek aktivizēta, kad fotoni vieglā triecienā a hlorofils molekula.
Fotonu loma fotosintēze ir absorbējams hlorofilam tādā veidā, kas izraisa hlorofila molekulas daļas elektronu īslaicīgu "uzbudinājumu" vai augstākas enerģijas stāvokli. Kad viņi atkal virzās uz savu parasto enerģijas līmeni, enerģija, ko tie atbrīvo, nodrošina fotosintēzes pirmo daļu. Tādējādi bez hlorofila fotosintēze nevarētu notikt.
Augu šūnas vs. Dzīvnieku šūnas
Abi augi un dzīvnieki ir eikarioti. To šūnās ir daudz vairāk nekā minimums, kas visām šūnām jābūt (šūnas membrāna, ribosomas, citoplazma un DNS). Viņu šūnas ir bagātas ar membrānu saistītām organellas, kas šūnā veic specializētas funkcijas. Viens no tiem ir ekskluzīvs augiem, un to sauc par
Hloroplastu iekšpusē ir struktūras, ko sauc par tilakoīdiem, kurām ir sava membrāna. Tilakoīdu iekšpusē atrodas molekula, kas pazīstama kā hlorofils, savā ziņā gaidot instrukcijas burtiskas gaismas zibspuldzes veidā.
Lasiet vairāk par augu un dzīvnieku šūnu līdzībām un atšķirībām.
Fotosintēzes loma
Visām dzīvajām būtnēm degvielai nepieciešams oglekļa avots. Dzīvnieki var iegūt savu pietiekami vienkārši, ēdot un gaidot, kamēr viņu gremošanas un šūnu enzīmi pārvērš šo jautājumu par glikozes molekulām. Bet augiem caur lapām jāuzņem ogleklis oglekļa dioksīda gāze (CO2) atmosfērā.
Fotosintēzes uzdevums ir noķert augus līdz tam pašam punktam, metaboliski runājot, ka dzīvnieki uzreiz ir radījuši glikozi no barības. Dzīvniekiem tas nozīmē, ka dažādas oglekli saturošas molekulas tiek padarītas mazākas, pirms tās pat nonāk šūnās, bet augos tas nozīmē padarīt oglekli saturošas molekulas lielāks un šūnās.
Fotosintēzes reakcijas
Pirmajā reakciju kopā, ko sauc par gaismas reakcijas tāpēc, ka tiem tilakoidā membrānā ir nepieciešama tieša gaisma, fermenti, kurus sauc par Photosystem I un Photosystem II tiek izmantoti gaismas enerģijas pārveidošanai ATP un NADPH molekulu sintēzei elektronu transportā sistēmā.
Lasiet vairāk par elektronu transporta ķēdi.
Tā sauktajā tumšas reakcijas, kas ne prasa, ne traucē gaismai, enerģija, kas savākta ATP un NADPH (tā kā nekas nav var tieši "uzglabāt" gaismu) izmanto glikozes veidošanai no oglekļa dioksīda un citiem oglekļa avotiem augs.
Hlorofila ķīmija
Augos papildus hlorofilam ir daudz pigmentu, piemēram, fikoeritrīns un karotinoīdi. Hlorofilam tomēr ir a porfirīns gredzena struktūra, līdzīga cilvēka hemoglobīna molekulā esošajai. Hlorofila porfirīna gredzens tomēr satur magniju, kur dzelzs parādās hemoglobīnā.
Hlorofils absorbē gaismu gaismas spektra redzamās daļas zaļajā daļā, kas kopumā aptver diapazonu no 350 līdz 800 miljarddaļām metra.
Hlorofila fotoeksitācija
Savā ziņā augu gaismas receptori absorbē fotonus un izmanto tos, lai iesistu elektronus, kas ir snauduļojuši, satrauktā nomodā, liekot viņiem uzskriet pa kāpnēm. Galu galā arī apkārtējie hlorofila "mājās" esošie elektroni sāk skriet. Kad viņi atkal iekārtojas napos, viņu grābšana lejā ļauj cukuru uzbūvēt, izmantojot sarežģītu mehānismu, kas notver enerģiju no viņu pēdām.
Kad enerģija tiek pārnesta no vienas hlorofila molekulas uz blakus esošo, to sauc par rezonanses enerģijas pārnesi vai exciton nodošana.
