Съдържание
- Растителни клетки срещу животински клетки
- Ролята на фотосинтезата
- Реакциите на фотосинтезата
- Химия на хлорофила
- Фотоизбуждане на хлорофил
Когато мислите за отрасъла на науката, участващ в това как растенията получават „храната си“, най-вероятно първо обмисляте биологията. Но в действителност физиката е в услуга на биологията, защото светлината от слънцето първо е ритнала в предавка, а сега продължава да захранва целия живот на планетата Земя. По-специално, това е каскада за пренос на енергия, пусната в движение, когато фотони при леки ударни части на a хлорофил молекула.
Ролята на фотоните във фотосинтеза трябва да бъде абсорбиран от хлорофил по начин, който кара електроните в част от молекулата на хлорофила да станат временно „възбудени“ или в по-високо енергийно състояние. Докато се движат обратно към обичайното си енергийно ниво, енергията, която отделят, захранва първата част от фотосинтезата. По този начин без хлорофил не би могло да се извърши фотосинтеза.
Растителни клетки срещу животински клетки
Растенията и животните са едновременно еукариоти. Като такива, техните клетки имат много повече от най-големия минимум, който всички клетки трябва да имат (клетъчна мембрана, рибозоми, цитоплазма и ДНК). Техните клетки са богати на мембрана, свързана органели, които изпълняват специализирани функции в клетката. Едно от тях е изключително за растенията и се нарича хлоропластов, Именно в рамките на тези продълговати органели се извършва фотосинтеза.
Вътре в хлоропластите са структури, наречени тилакоиди, които имат собствена мембрана. Вътре в тилакоидите се намира молекулата, известна като хлорофил, в известен смисъл, чакаща инструкции под формата на буквална светкавица.
Прочетете повече за приликите и разликите между растителните и животинските клетки.
Ролята на фотосинтезата
Всички живи същества се нуждаят от източник на въглерод за гориво. Животните могат да получат достатъчно просто като се хранят и чакат своите храносмилателни и клетъчни ензими, които да превърнат въпроса в молекули глюкоза. Но растенията трябва да поемат въглерод през листата си под формата на въглероден диоксид (CO2) в атмосферата.
Ролята на фотосинтезата е да сортира улов на растения до същата точка, метаболично казано, че животните веднага са генерирали глюкоза от храната си. При животни това означава да правят различни молекули, съдържащи въглерод, по-малки, преди те дори да достигнат до клетките, но при растенията това означава да правят молекули, съдържащи въглерод по-голям и в рамките на клетките.
Реакциите на фотосинтезата
В първия набор от реакции, наречени светлинни реакции тъй като те се нуждаят от директна светлина, ензимите, наречени Photosystem I и Photosystem II в тилакоидната мембрана, се използват за преобразуване на светлинната енергия за синтеза на ATP и NADPH молекули, в електронно-транспортна система.
Прочетете повече за електронната транспортна верига.
В т.нар тъмни реакции, които нито изискват, нито се смущават от светлина, енергията, събрана в ATP и NADPH (тъй като нищо не може да "съхранява" светлината директно) се използва за изграждане на глюкоза от въглероден диоксид и други източници на въглерод в растението.
Химия на хлорофила
Растенията имат много пигменти в допълнение към хлорофила, като фикоертрина и каротеноидите. Хлорофилът обаче има a порфирина пръстенова структура, подобна на тази в молекулата на хемоглобина при хората. Порфириновият пръстен на хлорофила съдържа елемента магнезий, където желязото се появява в хемоглобина.
Хлорофилът поглъща светлина в зелената част на видимия участък от светлинния спектър, който във всички области обхваща обхват от около 350 до 800 милиарда от метър.
Фотоизбуждане на хлорофил
В известен смисъл рецепторите за растителна светлина абсорбират фотони и ги използват, за да прогонват електрони, които са заспали в състояние на възбудено будно състояние, което ги води до стълбищно полет. В крайна сметка съседните електрони в близките домове с хлорофил също започват да вървят. Докато се настанят обратно в напречните си краища, тяхното стърчане обратно надолу позволява захарта да бъде изградена чрез сложен механизъм, който улавя енергията от краката им.
Когато енергията се прехвърля от една молекула хлорофил в съседна, това се нарича резонансен пренос на енергия, или екситона трансфер.