Хлоропласти - оригінальні «зелені» сонячні трансформатори. Ці крихітні органели, що знаходяться лише в клітинах рослин та водоростей, використовують енергію сонця для перетворення вуглекислого газу та води в глюкозу та кисень. Ден Дженк, науковий письменник Інституту біодизайну при Університеті штату Арізона, описує процес наступним чином: “... рослини наближаються до вершини скупості, виводячи майже кожен фотон доступної світлової енергії їжа ".
У цій статті ми розглядаємо загальний процес фотосинтез, як хлоропласт функціонує, і як він працює, використовуючи хімічні речовини та сонце для отримання глюкози.
Хімічна потенційна енергія
Енергія, яка зберігається в молекулярному зв’язку, називається «хімічною потенційною енергією». Коли хімічний зв’язок є зламана, наприклад, коли молекула крохмалю з’їдається, а потім розщеплюється в травній системі тварини, це енергія звільнений. Для виживання всім організмам потрібна енергія.
Основною молекулою, яка використовується для отримання енергії в живих організмах, називається
Фотосинтез: реакція
Фотосинтез перетворює світлову енергію в хімічну енергію, яка зберігається в молекулярних зв’язках глюкози. Цей процес відбувається в хлоропластах. Рослина використовує молекули глюкози для створення складних вуглеводів - крохмалю та целюлози - та інших поживних речовин, необхідних для росту та розмноження. Таким чином, фотосинтез дозволяє перетворити світлову енергію у форму енергії, яку можна використовувати для їжі як рослиною, так і тваринами, які їдять рослину.
Фотосинтез може бути представлений наступним спрощеним рівнянням:
6 CO2 (вуглекислий газ) + 6 Н2O (вода) → C6H12О6 (глюкоза) + 6 O2 (кисень)
•••Goodshoot RF / Goodshoot / Getty Images
Фотосинтез та функція хлоропласту: як це працює
Фотосинтез відбувається у два етапи - один світлозалежний і одна незалежна від світла.
світлові реакції фотосинтезу починаються, коли сонячне світло потрапляє в клітину з хлоропластом, як правило, в клітинах листків рослин. Хлорофіл, зелений пігмент всередині хлоропласту, поглинає частинки світлової енергії, які називаються фотонами. Поглинений фотон ініціює послідовність хімічних реакцій, що створюють два типи високоенергетичних сполук, АТФ (аденозинтрифосфат) і НАДФН (нікотинамід аденіндинуклеотид фосфат).
Пізніше ці сполуки використовують у клітинному диханні з метою створення більш корисної енергії у формі АТФ.
Окрім світлової енергії, для світлових реакцій потрібна і вода. Під час фотосинтезу молекули води розщеплюються на іони водню та кисень. В результаті реакції витрачається водень, а залишки атомів кисню виділяються з хлоропласту як газ кисню (O2).
Світлонезалежні реакції
світлонезалежне частина фотосинтезу також відома як Цикл Кальвіна. Використовуючи молекули, що утворюються в залежних від світла реакціях - АТФ для енергії та НАДФН для електронів - кальвін Цикл використовує циклічний ряд біохімічних реакцій для перетворення шести молекул вуглекислого газу в молекулу глюкоза.
На кожному етапі циклу Кальвіна є фермент, який каталізує реакцію.
Функція хлоропласту та зелена енергія
Сировина для фотосинтезу знаходиться природним чином у навколишньому середовищі. Рослини поглинають вуглекислий газ із повітря, воду з ґрунту та світло від сонця і перетворюють їх на кисень та вуглеводи. Це робить хлоропласти найефективніші у світі споживачі та виробники чистої відновлюваної енергії.
Це також забезпечує кругообіг вуглецю та кисню в навколишньому середовищі. Без фотосинтезу з рослин та водоростей не було б способу переробити вуглекислий газ у дихаючий кисень.
Ось чому вирубка лісів та зміна клімату настільки шкідливі для навколишнього середовища: без маси водоростей, дерев та інших рослин для утворення кисню та виведення вуглекислого газу, CO2 рівні будуть зростати. Це підвищує глобальну температуру, порушує цикли газообміну і, як правило, може завдати шкоди навколишньому середовищу.
