พืชสร้างออกซิเจนได้อย่างไร

ออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากการปล่อยเมื่อพืชมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้ในการผลิตอาหารของตัวเอง เหตุการณ์ทางเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงนั้นซับซ้อน ผลที่ได้คือโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ 6 โมเลกุลและโมเลกุลของน้ำ 6 ตัว กลายเป็นโมเลกุลกลูโคส 6 โมเลกุลและออกซิเจน 6 โมเลกุล คำว่า "การสังเคราะห์ด้วยแสง" หมายถึง "การสร้างสิ่งต่างๆ ด้วยแสง"

หากไม่มีอัตราส่วนทางเคมีเฉพาะของออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซติดตามอื่นๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นอากาศที่พืชและสัตว์บนโลกต้องการ ไม่มีอะไรจะมีชีวิตอยู่อย่างที่เราทราบ อันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง สัตว์ต่างๆ จึงมีความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับพืชทุกชนิดบนโลก พืชต้องการคาร์บอนไดออกไซด์จากสัตว์ ในขณะที่สัตว์ต้องการออกซิเจนจากพืช

อากาศมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกมาก โดยการศึกษาวิวัฒนาการของการสังเคราะห์ด้วยแสงด้วยออกซิเจน Woodward Fischer และผู้ร่วมงานสามารถระบุเหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์โลกของเราได้ เช่น เมื่อไซยาโนแบคทีเรียและพืชเป็นอันดับแรก เกิดขึ้น สวยเย็นใช่มั้ย?

รากพืชดูดซับน้ำและสารอาหารบางส่วนจากพื้นดิน น้ำเคลื่อนตัวขึ้นต้นไม้ผ่านไซเลม ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อพิเศษภายในพืช น้ำเป็นสิ่งจำเป็นในการขนส่งสารอาหารที่สำคัญทั่วทั้งพืช และมันจะกลายเป็นตัวรีดิวซ์สำหรับเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชใช้น้ำเพื่อสลายโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ก่อนที่จะประกอบกลับเป็นสารน้ำตาลที่พืชใช้เป็นพลังงานสะสม

โฟตอนในแสงแดดให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แสงที่จะเกิดขึ้น พืชจับโฟตอนเหล่านี้ด้วยเม็ดสีที่ดูดซับแสง เช่น คลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ เม็ดสีเหล่านี้มีหน้าที่รับผิดชอบต่อใบสีเขียวบนพืช คลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ไม่ดูดซับแสงสีเขียวหรือสีเหลืองจากสเปกตรัมสีอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้สีเหล่านี้สะท้อนออกจากใบไม้ทำให้ตาเราเป็นสีเขียว

พืชดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศผ่านช่องเปิดเล็กๆ ที่เรียกว่าปากใบในชั้นหนังกำพร้าหรือเนื้อเยื่อชั้นนอกของพืช รูขุมขนปากใบขนาดเล็กเหล่านี้เปิดและปิดเมื่อความต้องการของพืชเปลี่ยนจากการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์เป็นการขับออกซิเจนและน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์มีอยู่ในบรรยากาศจากการหายใจออกของสัตว์ระหว่างการหายใจ และจากการสลายตัวของสารอินทรีย์

เมื่อส่วนผสมที่จำเป็นทั้งหมดเข้าที่แล้ว พืชจะฉีกน้ำบางส่วนที่ดูดซับผ่านรากและคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศ ชุดของปฏิกิริยาเคมีและพลังงานของดวงอาทิตย์จะแยกโมเลกุลออกจากกัน ปฏิกิริยาเคมีอีกชุดหนึ่ง ซึ่งใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์อีกครั้ง ประกอบอะตอมที่เป็นผลลัพธ์เป็นโมเลกุลกลูโคสอีกครั้ง พืชเก็บน้ำตาลอย่างง่ายส่วนใหญ่ไว้เพื่อการเจริญเติบโตและบริโภคเพียงเล็กน้อยในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง

ออกซิเจนเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชไม่ต้องการโมเลกุลออกซิเจน ดังนั้นพวกมันจึงถูกขับออกทางปากใบ ออกซิเจนที่พืชขับออกมาจะเข้าสู่อากาศเพื่อสูดดมโดยสัตว์และแบคทีเรียแอโรบิก

เซลล์สัตว์ใช้ออกซิเจนในกระบวนการที่เรียกว่าออกซิเดชัน ออกซิเดชันมีความสำคัญต่อการทำลายโมเลกุลอาหารเพื่อสกัดโมเลกุลกลูโคส ร่างกายใช้กลูโคสเป็นแหล่งพลังงานสำหรับกระบวนการเผาผลาญที่สำคัญซึ่งเป็นเชื้อเพลิงในร่างกาย

หากต้องการดูการทำงานของพืชสร้างออกซิเจน ให้เลือกใบไม้สีเขียวจากพืช วางไว้ในแก้วน้ำแล้วทิ้งไว้กลางแดดสักสองสามชั่วโมง เมื่อกลับมาจะพบว่ามีฟองอากาศเล็กๆ เกิดขึ้นที่ใบและรอบกระจก คุณอาจต้องใช้แว่นขยายเพื่อให้ดูดี