Čo sa stane, keď molekula chlorofylu absorbuje svetlo?

Keď si spomeniete na vedný odbor, ktorý sa zaoberá tým, ako rastliny získavajú svoje „jedlo“, s najväčšou pravdepodobnosťou najskôr zvážite biológiu. Ale v skutočnosti je to fyzika v službách biológie, pretože to je svetelná energia zo slnka, ktorá najskôr naštartovala a teraz naďalej poháňa všetok život na planéte Zem. Konkrétne ide o kaskádu prenosu energie uvedenú do pohybu, keď fotóny v ľahkých úderných častiach a chlorofyl molekula.

Úloha fotónov v fotosyntéza sa má absorbovať chlorofylom spôsobom, ktorý spôsobí dočasné „vzrušenie“ elektrónov v časti molekuly chlorofylu alebo v stave vyššej energie. Keď sa posúvajú späť k svojej obvyklej energetickej úrovni, uvoľnená energia napája prvú časť fotosyntézy. Bez chlorofylu teda nemohla dôjsť k fotosyntéze.

Rastliny aj zvieratá sú eukaryoty. Preto ich bunky majú oveľa viac, ako je nevyhnutné minimum, ktoré musia mať všetky bunky (bunková membrána, ribozómy, cytoplazma a DNA). Ich bunky sú bohaté na membránovo viazané

Vo vnútri chloroplastov sú štruktúry nazývané tylakoidy, ktoré majú svoju vlastnú membránu. Vo vnútri tylakoidov je molekula známa ako chlorofyl, ktorá v určitom zmysle čaká na pokyny v podobe doslova záblesku svetla.
Prečítajte si viac o podobnostiach a rozdieloch medzi rastlinnými a živočíšnymi bunkami.

Všetko živé potrebuje zdroj uhlíka ako palivo. Zvieratá si môžu prísť na svoje jednoducho jedením a čakaním na to, ako ich tráviace a bunkové enzýmy premenia hmotu na molekuly glukózy. Rastliny však musia cez listy prijímať uhlík vo forme plynný oxid uhličitý (CO₂) v atmosfére.

Úlohou fotosyntézy je triediť úlovky rastlín až do rovnakého bodu, metabolicky povedané, že zvieratá sú okamžite generované glukózou z potravy. U zvierat to znamená zmenšiť rôzne molekuly obsahujúce uhlík skôr, ako sa dostanú do buniek, ale v rastlinách to znamená urobiť molekuly obsahujúce uhlík väčšie a v bunkách.

V prvej sade reakcií, tzv svetelné reakcie pretože vyžadujú priame svetlo, enzýmy nazývané Photosystem I a Photosystem II v tylakoidnej membráne sa používajú na premenu svetelnej energie na syntézu molekúl ATP a NADPH v elektrónovom transporte systém.
Prečítajte si viac o reťazci transportu elektrónov.

V tzv temné reakcie, ktoré nevyžadujú ani nie sú rušené svetlom, energia zozbieraná v ATP a NADPH (pretože nič "priamo ukladať" svetlo) sa používa na výrobu glukózy z oxidu uhličitého a iných zdrojov uhlíka v rastlina.

Rastliny majú okrem chlorofylu aj veľa pigmentov, ako napríklad fykoerthryín a karotenoidy. Chlorofyl však má a porfyrín kruhová štruktúra, podobná jednej v molekule hemoglobínu u ľudí. Porfyrínový kruh chlorofylu však obsahuje prvok horčík, kde sa železo objavuje v hemoglobíne.

Chlorofyl absorbuje svetlo v zelenej časti viditeľnej časti svetelného spektra, ktoré vo všetkých rozpätiach presahuje rozsah asi 350 až 800 milióntin metra.

V určitom zmysle receptory rastlinného svetla absorbujú fotóny a pomocou nich nakopávajú elektróny, ktoré driemajú, do stavu vzrušenej bdelosti a vedú ich k tomu, aby vyšli po schodoch. Nakoniec začnú behať aj susedné elektróny v blízkych „domácnostiach“ s chlorofylom. Keď sa usadili späť do spánku, ich štekanie späť dolu umožňuje produkciu cukru pomocou zložitého mechanizmu, ktorý zachytáva energiu z ich krokov.

Keď sa energia prenáša z jednej molekuly chlorofylu na susednú, nazýva sa to rezonančný prenos energie, alebo exciton prevod.