Hva bruker kloroplaster for å lage glukose?

Kloroplaster er de originale “grønne” solenergitransformatorene. Disse små organellene, som bare finnes i celler av planter og alger, bruker energi fra solen til å omdanne karbondioksid og vann til glukose og oksygen. Dan Jenk, vitenskapsforfatter for Biodesign Institute ved Arizona State University, beskriver prosessen som følger, “… Planter nærmer seg toppen av gjerrighet ved å rense nesten alle foton med tilgjengelig lysenergi å produsere mat."

I denne artikkelen går vi over den generelle prosessen med fotosyntese, hvordan kloroplasten fungerer, og hvordan det fungerer å bruke kjemiske tilførsler og solen for å lage glukose.

Energi som er lagret i en molekylær binding kalles "kjemisk potensiell energi." Når en kjemisk binding er ødelagt, for eksempel når et stivelsesmolekyl spises og brytes ned i fordøyelsessystemet til et dyr, er energi løslatt. Alle organismer trenger energi for å overleve.

Hovedmolekylet som brukes til energi i levende organismer kalles ATP. ATP genereres i celler via glukose og komplekse metabolske veier. For å få glukose, må planter, alger og andre autotrofer konvertere solenergi til glukose via en prosess som kalles fotosyntese.

Fotosyntese omdanner lysenergi til kjemisk energi som er lagret i molekylære bindinger av glukose. Denne prosessen finner sted i kloroplaster. En plante bruker glukosemolekylene til å skape komplekse karbohydrater - stivelse og cellulose - og andre næringsstoffer som den trenger for å vokse og reprodusere. Fotosyntese gjør det dermed mulig å konvertere lysenergi til en form for energi som kan brukes til mat, av både planten og dyrene som spiser planten.

Fotosyntese kan representeres av følgende forenklede ligning:

6 CO₂ (karbondioksid) + 6 H₂O (vann) → C₆H₁₂O₆ (glukose) + 6 O₂ (oksygen)

•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images

Fotosyntese skjer i to trinn - en lysavhengig og ett lysuavhengig.

De lysreaksjoner av fotosyntese begynner når lys fra solen treffer en celle med en kloroplast, vanligvis i planteceller. Klorofyll, det grønne pigmentet inne i en kloroplast, absorberer partikler av lysenergi som kalles fotoner. En absorbert foton initierer en sekvens av kjemiske reaksjoner som skaper to typer høyenergiforbindelser, ATP (adenosintrifosfat) og NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfat).

Disse forbindelsene blir senere brukt i cellulær respirasjon for å skape mer brukbar energi i form av ATP.

I tillegg til lysenergi krever lysreaksjonene også vann. Under fotosyntese blir vannmolekyler delt i hydrogenioner og oksygen. Hydrogen forbrukes av reaksjonen, og rester av oksygenatomer frigjøres fra kloroplasten som oksygengass (O2).

De lysuavhengig del av fotosyntese er også kjent som Calvin syklus. Ved å bruke molekylene produsert i de lysavhengige reaksjonene - ATP for energi og NADPH for elektroner - Calvin syklus bruker en syklisk serie av biokjemiske reaksjoner for å konvertere seks molekyler karbondioksid til et molekyl av glukose.

Hvert trinn i Calvin-syklusen har et enzym som katalyserer reaksjonen.

Råstoffene for fotosyntese finnes naturlig i miljøet. Planter absorberer karbondioksid fra luften, vann fra jorden og lys fra solen og omdanner dem til oksygen og karbohydrater. Dette gjør kloroplaster verdens mest effektive forbrukere og produsenter av ren, fornybar energi.

Det sikrer også sykling av karbon og oksygen i miljøet. Uten fotosyntese fra planter og alger ville det ikke være noen måte å resirkulere karbondioksid til pustende oksygen.

Det er derfor avskoging og Klima forandringer er så skadelige for miljøet: uten masser av alger, trær og andre planter for å skape oksygen og fjerne karbondioksid, CO₂ nivåer vil øke. Dette øker den globale temperaturen, forstyrrer gassutvekslingssyklusene og kan generelt skade miljøet.