Хлоропласти су оригинални „зелени“ соларни трансформатори. Ове малене органеле, пронађене само у ћелијама биљака и алги, користе сунчеву енергију за претварање угљен-диоксида и воде у глукозу и кисеоник. Дан Јенк, писац науке са Института за биодизајн на Државном универзитету у Аризони, описује поступак на следећи начин: „... биљке се приближавају врхунцу шкртости уклањањем готово сваког фотона доступне светлосне енергије за производњу храна."
У овом чланку ћемо проћи кроз општи процес фотосинтеза, како хлоропласт функционише и како функционише помоћу хемијских инпута и сунца за стварање глукозе.
Хемијска потенцијална енергија
Енергија која је ускладиштена у молекуларној вези назива се „хемијска потенцијална енергија“. Када је хемијска веза сломљен, на пример када се молекул скроба поједе и разгради у дигестивном систему животиње, енергија је пуштен. Свим организмима је потребна енергија да би преживели.
Главни молекул који се користи за енергију у живим организмима се назива АТП. АТП се генерише у ћелијама путем глукозе и сложених метаболичких путева. Да би добиле глукозу, биљке, алге и други аутотрофи морају претворити сунчеву енергију у глукозу путем процеса који се назива фотосинтеза.
Фотосинтеза: реакција
Фотосинтеза претвара светлосну енергију у хемијску енергију која се складишти у молекуларним везама глукозе. Овај процес се одвија у хлоропластима. Биљка користи молекуле глукозе за стварање сложених угљених хидрата - скроба и целулозе - и других хранљивих састојака потребних за раст и размножавање. Фотосинтеза тако омогућава претварање светлосне енергије у облик енергије који биљка и животиње које једу биљку могу користити за храну.
Фотосинтеза се може представити следећом поједностављеном једначином:
6 ЦО2 (угљен-диоксид) + 6 Х.2О (вода) → Ц.6Х.12О.6 (глукоза) + 60 О.2 (кисеоник)
•••Гоодсхоот РФ / Гоодсхоот / Гетти Имагес
Фотосинтеза и функција хлоропласта: како то функционише
Фотосинтеза се одвија у два корака - један зависан од светлости и један независан од светлости.
Тхе светлосне реакције фотосинтезе започиње када сунчева светлост удари у ћелију са хлоропластом, обично у ћелијама листова биљака. Хлорофил, зелени пигмент унутар хлоропласта, апсорбује честице светлосне енергије зване фотони. Апсорбовани фотон покреће низ хемијских реакција које стварају две врсте високоенергетских једињења, АТП (аденозин трифосфат) и НАДПХ (никотинамид аденин динуклеотид фосфат).
Ова једињења се касније користе у ћелијском дисању како би се створила употребљивија енергија у облику АТП.
Поред светлосне енергије, за светлосне реакције потребна је и вода. Током фотосинтезе, молекули воде се деле на јоне водоника и кисеоник. Реакција троши водоник, а остаци атома кисеоника се ослобађају из хлоропласта као гас кисеоника (О2).
Реакције независне од светлости
Тхе независно од светлости Део фотосинтезе познат је и као Цалвинов циклус. Користећи молекуле произведене у реакцијама зависним од светлости - АТП за енергију и НАДПХ за електроне - Цалвин циклус користи цикличну серију биохемијских реакција за претварање шест молекула угљен-диоксида у молекул глукоза.
У сваком кораку Цалвиновог циклуса налази се ензим који катализује реакцију.
Функција хлоропласта и зелена енергија
Сировине за фотосинтезу налазе се природно у окружењу. Биљке апсорбују угљен-диоксид из ваздуха, воду из тла и светлост сунца и претварају их у кисеоник и угљене хидрате. Ово прави хлоропласти најефикаснији светски потрошачи и произвођачи чисте, обновљиве енергије.
Такође обезбеђује кружење угљеника и кисеоника у околини. Без фотосинтезе из биљака и алги, не би било начина за рециклирање угљен-диоксида у прозрачни кисеоник.
Због тога крчење шума и климатске промене су толико штетни за животну средину: без масе алги, дрвећа и других биљака које стварају кисеоник и уклањају угљен-диоксид, ЦО2 нивои ће се повећати. Ово повећава глобалну температуру, ремети циклусе размене гасова и генерално може наштетити животној средини.