Czego używają chloroplasty do produkcji glukozy?

Chloroplasty to oryginalne „zielone” transformatory energii słonecznej. Te maleńkie organelle, znajdujące się tylko w komórkach roślin i alg, wykorzystują energię słoneczną do przekształcania dwutlenku węgla i wody w glukozę i tlen. Dan Jenk, pisarz naukowy w Biodesign Institute na Arizona State University, opisuje ten proces w następujący sposób: „…rośliny zbliżają się do szczytu skąpstwa, wymiatając prawie każdy foton dostępnej energii świetlnej w celu wytworzenia jedzenie."

W tym artykule omawiamy ogólny proces process fotosynteza, jak działa chloroplast i jak działa wykorzystując wkład chemiczny i słońce do produkcji glukozy.

Energia przechowywana w wiązaniu molekularnym nazywana jest „chemiczną energią potencjalną”. Kiedy wiązanie chemiczne jest uszkodzony, na przykład gdy cząsteczka skrobi jest zjadana, a następnie rozkładana w układzie pokarmowym zwierzęcia, energia jest wydany. Wszystkie organizmy potrzebują energii do przetrwania.

Główna cząsteczka wykorzystywana do wytwarzania energii w organizmach żywych nazywa się

Fotosynteza przekształca energię świetlną w energię chemiczną, która jest przechowywana w wiązaniach molekularnych glukozy. Proces ten zachodzi w chloroplastach. Roślina wykorzystuje cząsteczki glukozy do tworzenia złożonych węglowodanów – skrobi i celulozy – oraz innych składników odżywczych, których potrzebuje do wzrostu i rozmnażania. Fotosynteza umożliwia zatem przekształcenie energii świetlnej w formę energii, która może być wykorzystana do pożywienia, zarówno przez roślinę, jak i zwierzęta jedzące roślinę.

Fotosyntezę można przedstawić za pomocą następującego uproszczonego równania:

6 CO₂ (dwutlenek węgla) + 6 H₂O (woda) → C₆H₁₂O₆ (glukoza) + 6 O₂ (tlen)

•••Goodshoot RF/Goodshoot/Getty Images

Fotosynteza przebiega w dwóch etapach -- jeden zależny od światła i jeden niezależny od światła.

lekkie reakcje fotosyntezy rozpoczyna się, gdy światło słoneczne uderza w komórkę chloroplastem, zwykle w komórkach liści roślin. Chlorofil, zielony pigment wewnątrz chloroplastu, pochłania cząsteczki energii świetlnej zwane fotonami. Pochłonięty foton inicjuje sekwencję reakcji chemicznych, w wyniku których powstają dwa rodzaje związków wysokoenergetycznych, ATP (adenozynotrójfosforan) i NADPH (fosforan dwunukleotydu nikotynamidoadeninowego).

Związki te są później wykorzystywane w oddychaniu komórkowym w celu wytworzenia bardziej użytecznej energii w postaci ATP.

Oprócz energii świetlnej reakcje świetlne wymagają również wody. Podczas fotosyntezy cząsteczki wody rozkładają się na jony wodorowe i tlen. Wodór jest zużywany przez reakcję, a pozostałe atomy tlenu są uwalniane z chloroplastu jako gazowy tlen (O2).

niezależna od światła część fotosyntezy jest również znana jako Cykl Calvina. Wykorzystując cząsteczki wytwarzane w reakcjach zależnych od światła — ATP dla energii i NADPH dla elektronów — Calvin cykl wykorzystuje cykliczną serię reakcji biochemicznych w celu przekształcenia sześciu cząsteczek dwutlenku węgla w cząsteczkę glukoza.

Każdy etap cyklu Calvina zawiera enzym, który katalizuje reakcję.

Surowce do fotosyntezy znajdują się naturalnie w środowisku. Rośliny pochłaniają dwutlenek węgla z powietrza, wodę z gleby i światło słoneczne i przekształcają je w tlen i węglowodany. To sprawia chloroplasty najbardziej wydajni na świecie konsumenci i producenci czystej, odnawialnej energii.

Zapewnia również obieg węgla i tlenu w środowisku. Bez fotosyntezy z roślin i alg nie byłoby żadnego sposobu na przetworzenie dwutlenku węgla na tlen do oddychania.

Dlatego wylesianie i zmiana klimatu są tak szkodliwe dla środowiska: bez mas glonów, drzew i innych roślin wytwarzających tlen i usuwających dwutlenek węgla, CO₂ poziom wzrośnie. Powoduje to wzrost globalnej temperatury, zakłóca cykle wymiany gazowej i ogólnie może szkodzić środowisku.