Hur gör växter syre?

Syre är en biprodukt som släpps ut när växter bedriver fotosyntes, processen de använder för att producera sin egen mat. De kemiska händelserna som inträffar under fotosyntesen är komplexa. Resultatet är att sex koldioxidmolekyler och sex vattenmolekyler blir sex glukosmolekyler och sex syremolekyler. Ordet "fotosyntes" betyder "att göra saker med ljus."

Utan de specifika kemiska förhållandena mellan syre, kväve, koldioxid och andra spårgaser som utgör luftväxterna och djuren på jorden behöver ingenting leva som vi känner det. Som ett resultat av fotosyntes lever djuren i ett symbiotiskt förhållande med allt växtliv på jorden. Växter kräver att koldioxiddjuren utvisar, medan djur kräver att syreplanterna producerar.

Luft är så viktigt för livet på jorden att genom att studera utvecklingen av syresättning av fotosyntes, Woodward Fischer och medarbetare kan identifiera viktiga händelser i vår planets historia, till exempel när cyanobakterier och växter först uppstod. Ganska cool, eller hur?

Växtrötter absorberar vatten och några näringsämnen från marken. Vatten rör sig uppåt växten genom xylem, som är en specialvävnad inuti växten. Vatten behövs för att transportera viktiga näringsämnen genom hela växten, och det blir ett reduktionsmedel för den kemi som uppstår under fotosyntesprocessen. Anläggningen använder vatten för att bryta ner koldioxidmolekyler innan de kan återmonteras i sockersubstansen som växten använder som lagrad energi.

Fotoner i solljus ger den energi som krävs för att fotosyntes ska uppstå. Växten fångar dessa fotoner med ljusabsorberande pigment, såsom klorofyll och karotenoider. Dessa pigment är också ansvariga för de gröna bladen på växterna. Klorofyll och karotenoider absorberar inte effektivt grönt eller gult ljus från färgspektret. Som ett resultat reflekterar dessa färger bort från bladen och får dem att se gröna ut för våra ögon.

Växter absorberar koldioxid från luften genom små öppningar, som kallas stomata i växtens epidermis eller yttre vävnadsskikt. Dessa mikroskopiska stomataporer öppnas och stängs när växtens behov ändras från att absorbera koldioxid till att utvisa syre och vatten. Koldioxid förekommer i atmosfären från utandning från djur under andning, såväl som från sönderfallande organiskt material.

När alla nödvändiga ingredienser är på plats rivs växten isär lite av det vatten som den har absorberat genom rötterna och koldioxiden som den har tagit in från atmosfären. En serie kemiska reaktioner och solens energi demonterar molekylerna. En annan serie kemiska reaktioner, återigen med solens energi, återmonterar de resulterande atomerna i glukosmolekyler. Växten lagrar det mesta av detta enkla socker för tillväxt och konsumerar lite under fotosyntesen.

Syre är en biprodukt av fotosyntes. Växten behöver inte syremolekylerna, så de utvisas genom munnen. Syre som utvisas av växter kommer in i luften för att inhaleras av djur och aeroba bakterier.

Djurceller använder syre för en process som kallas oxidation. Oxidation är avgörande för att bryta ner matmolekyler för att extrahera glukosmolekyler. Kroppen använder sedan glukos som en energikälla för kritiska metaboliska processer som bränner kroppen.

För att se växter som gör syre i aktion väljer du ett grönt blad från en växt, placerar det i ett glas vatten och lämnar det i solen i ett par timmar. När du kommer tillbaka ser du att små luftbubblor har bildats på bladet och runt glaset. Du kan behöva ett förstoringsglas för att se bra ut.