Ce folosesc cloroplastele pentru a produce glucoză?

Cloroplastele sunt transformatoarele solare originale „verzi”. Aceste organite minuscule, găsite doar în celulele plantelor și algelor, folosesc energia din soare pentru a converti dioxidul de carbon și apa în glucoză și oxigen. Dan Jenk, scriitor științific la Institutul Biodesign de la Universitatea de Stat din Arizona, descrie procesul după cum urmează: „... plantele se apropie de culmea zgârceniei prin eliminarea a aproape fiecare foton de energie luminoasă disponibilă de produs alimente."

În acest articol, trecem în revistă procesul general al fotosinteză, cum funcționează cloroplastul și cum funcționează pentru a utiliza intrări chimice și soare pentru a produce glucoză.

Energia stocată într-o legătură moleculară se numește „energie potențială chimică”. Când o legătură chimică este rupt, cum ar fi atunci când se consumă o moleculă de amidon, apoi este defalcat în sistemul digestiv al unui animal, energia este eliberată. Toate organismele au nevoie de energie pentru a supraviețui.

Se numește principala moleculă utilizată pentru energie în organismele vii ATP. ATP este generat în celule prin glucoză și căi metabolice complexe. Cu toate acestea, pentru a obține glucoză, plantele, algele și alte autotrofe trebuie să transforme energia solară în glucoză printr-un proces numit fotosinteză.

Fotosinteza transformă energia luminii în energie chimică care este stocată în legăturile moleculare ale glucozei. Acest proces are loc în cloroplaste. O plantă folosește moleculele de glucoză pentru a crea carbohidrați complecși - amidon și celuloză - și alți nutrienți de care are nevoie pentru a crește și a se reproduce. Fotosinteza face astfel posibilă transformarea energiei luminoase într-o formă de energie care poate fi utilizată pentru hrană, atât de către plantă, cât și de animalele care mănâncă planta.

Fotosinteza poate fi reprezentată prin următoarea ecuație simplificată:

6 CO₂ (dioxid de carbon) + 6 H₂O (apă) → C₆H₁₂O₆ (glucoză) + 6 O₂ (oxigen)

•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images

Fotosinteza are loc în doi pași - unul dependent de lumină și unul independent de lumină.

reacții ușoare de fotosinteză începe când lumina de la soare lovește o celulă cu un cloroplast, de obicei în celulele frunzelor plantelor. Clorofila, pigmentul verde din interiorul unui cloroplast, absoarbe particulele de energie luminoasă numite fotoni. Un foton absorbit inițiază o secvență de reacții chimice care creează două tipuri de compuși cu energie ridicată, ATP (adenozin trifosfat) și NADPH (nicotinamidă adenină dinucleotid fosfat).

Acești compuși sunt utilizați ulterior în respirația celulară pentru a crea mai multă energie utilizabilă sub formă de ATP.

Pe lângă energia luminii, reacțiile la lumină necesită și apă. În timpul fotosintezei, moleculele de apă sunt împărțite în ioni de hidrogen și oxigen. Hidrogenul este consumat de reacție și atomii de oxigen rămași sunt eliberați din cloroplast ca oxigen gazos (O2).

independent de lumină porțiunea fotosintezei este, de asemenea, cunoscută sub numele de Ciclul Calvin. Folosind moleculele produse în reacțiile dependente de lumină - ATP pentru energie și NADPH pentru electroni - Calvin ciclu folosește o serie ciclică de reacții biochimice pentru a converti șase molecule de dioxid de carbon într-o moleculă de glucoză.

Fiecare etapă a ciclului Calvin are o enzimă care catalizează reacția.

Materiile prime pentru fotosinteză se găsesc în mod natural în mediu. Plantele absorb dioxidul de carbon din aer, apa din sol și lumina din soare și le transformă în oxigen și carbohidrați. Asta face cloroplaste cei mai eficienți consumatori și producători de energie curată și regenerabilă din lume.

De asemenea, asigură ciclul de carbon și oxigen în mediu. Fără fotosinteza plantelor și a algelor, nu ar exista nicio modalitate de a recicla dioxidul de carbon în oxigen respirabil.

De aceea, despădurirea și schimbarea climei sunt atât de dăunătoare pentru mediu: fără mase de alge, copaci și alte plante pentru a crea oxigen și a elimina dioxidul de carbon, CO₂ nivelurile vor crește. Aceasta crește temperatura globală, întrerupe ciclurile de schimb de gaze și, în general, poate dăuna mediului.