Kako rastline proizvajajo kisik?

Kisik je stranski produkt, ki se sprosti, ko rastline sodelujejo v fotosintezi, procesu, ki ga uporabljajo za proizvodnjo lastne hrane. Kemični dogodki, ki se pojavijo med fotosintezo, so zapleteni. Rezultat tega je, da šest molekul ogljikovega dioksida in šest molekul vode postane šest molekul glukoze in šest molekul kisika. Beseda "fotosinteza" pomeni "ustvarjanje stvari s svetlobo."

Brez posebnih kemičnih razmerij kisika, dušika, ogljikovega dioksida in drugih plinov v sledovih, ki sestavljajo zrak, ki ga potrebujejo rastline in živali na Zemlji, ne bi bilo nič živega, kot ga poznamo. Kot rezultat fotosinteze živali živijo v simbiotičnem odnosu z vsem rastlinskim življenjem na Zemlji. Rastline zahtevajo izgon ogljikovega dioksida, živali pa kisik, ki ga rastline proizvajajo.

Zrak je tako pomemben za življenje na Zemlji, da je Woodward Fischer s preučevanjem evolucije kisikove fotosinteze in sodelavci lahko prepoznajo ključne dogodke v zgodovini našega planeta, na primer, ko so cianobakterije in rastline prvič nastala. Precej kul kajne?

Korenine rastlin absorbirajo vodo in nekaj hranilnih snovi iz tal. Voda se premika po rastlini skozi ksilem, ki je specializirano tkivo znotraj rastline. Voda je potrebna kot sredstvo za prevoz vitalnih hranilnih snovi po rastlini in postane redukcijsko sredstvo za kemijo, ki se pojavi med postopkom fotosinteze. Rastlina z vodo razgrajuje molekule ogljikovega dioksida, preden jih je mogoče ponovno sestaviti v sladkorno snov, ki jo rastlina uporablja kot shranjeno energijo.

Fotoni na sončni svetlobi zagotavljajo energijo, potrebno za nastanek fotosinteze. Rastlina te fotone zajame s pigmenti, ki absorbirajo svetlobo, kot so klorofil in karotenoidi. Ti pigmenti so odgovorni tudi za zelene liste na rastlinah. Klorofil in karotenoidi ne absorbirajo učinkovito zelene ali rumene svetlobe iz barvnega spektra. Zaradi tega se te barve odbijajo stran od listov, zaradi česar se nam zdijo zelene.

Rastline absorbirajo ogljikov dioksid iz zraka skozi drobne odprtine, imenovane stomate v rastlinski povrhnjici ali zunanji tkivni plasti. Te pore se odpirajo in zapirajo, saj se potrebe rastline spreminjajo iz absorpcije ogljikovega dioksida v izločanje kisika in vode. Ogljikov dioksid je prisoten v ozračju pri izdihu živali med dihanjem in tudi pri razpadajočih organskih snoveh.

Ko so vse potrebne sestavine na mestu, rastlina raztrga nekaj vode, ki jo je absorbirala skozi korenine, in ogljikovega dioksida, ki ga je prevzela iz ozračja. Niz kemičnih reakcij in sončna energija razstavlja molekule. Druga vrsta kemičnih reakcij, ki spet uporabljajo sončno energijo, ponovno sestavijo nastale atome v molekule glukoze. Rastlina večino tega preprostega sladkorja shrani za rast in med fotosintezo porabi malo.

Kisik je stranski produkt fotosinteze. Rastlina ne potrebuje molekul kisika, zato se izločijo skozi ožilje. Kisik, ki ga rastline izženejo, vstopi v zrak, da ga vdihnejo živali in aerobne bakterije.

Živalske celice uporabljajo kisik za postopek, imenovan oksidacija. Oksidacija je ključnega pomena za razgradnjo molekul hrane za pridobivanje molekul glukoze. Nato telo glukozo uporablja kot vir energije za ključne presnovne procese, ki spodbujajo telo.

Če si želite ogledati rastline, ki v akciji proizvajajo kisik, iz rastline poberejo zeleni list, ga položite v kozarec vode in nekaj ur pustite na soncu. Ko se vrnete, boste videli, da so na listu in okoli stekla nastali majhni zračni mehurčki. Za dober videz boste morda potrebovali povečevalno steklo.