Tartalom
- Növényi sejtek és állati sejtek
- A fotoszintézis szerepe
- A fotoszintézis reakciói
- A klorofill kémiája
- A klorofill fotoexcitációja
Amikor arra a tudományágra gondol, amely a növények „élelmének” megszerzésében vesz részt, valószínűleg először a biológiát veszi figyelembe. De a valóságban a fizika a biológia szolgálatában áll, mert a Napból származó fényenergia először sebességbe lépett, és most a Föld bolygó minden életének hatalmát tovább folytatja. Pontosabban, ez egy energiaátadási kaszkád, amikor mozgásba van állítva fotonok könnyű sztrájkoló részei a klorofill molekula.
A fotonok szerepe a fotoszintézis A klorofill felszívódása oly módon történik, hogy a klorofill-molekula egy részében az elektronok ideiglenesen "gerjesztésre" vagy magasabb energiaállapotba kerüljenek. Ahogy visszatérnek a szokásos energiaszintjük felé, az általuk felszabadított energia hajtja végre a fotoszintézis első részét. Így klorofill nélkül fotoszintézis nem fordulhat elő.
Növényi sejtek és állati sejtek
A növények és az állatok egyaránt eukarióták. Mint ilyen, sejtjeiknél sokkal többet kell elérni, mint az összes sejtnek (sejtmembrán, riboszómák, citoplazma és DNS). Sejtjeikben gazdag a membránhoz kötött anyag sejtszervecskék, amelyek speciális funkciókat hajtanak végre a cellán belül. Ezek közül az egyik kizárólag a növényekre vonatkozik, és az úgynevezett kloroplasztisz. Ezekben az hosszúkás organellákban zajlik a fotoszintézis.
A kloroplasztok belsejében tilakoidoknak nevezett struktúrák vannak, amelyek saját membránnal rendelkeznek. A tiroidok belsejében ott található a klorofill néven ismert molekula, bizonyos értelemben utasításokat várva egy szó szerinti villanás formájában.
További információ a növényi és állati sejtek hasonlóságairól és különbségeiről.
A fotoszintézis szerepe
Minden élőlénynek szénforrásra van szüksége az üzemanyaghoz. Az állatok egyszerűen annyit szerezhetnek, hogy eszik, és megvárják, hogy emésztő- és celluláris enzimjeik az ügyet glükózmolekulákká változtatják. De a növényeknek leveleikön keresztül szén-dioxidot kell venniük széndioxid gáz (CO2) a légkörben.
A fotoszintézis szerepe az, hogy elkapja a növényeket addig, amíg az anyagcsere szempontjából ugyanazon a ponton áll, hogy az állatok egyszerre termelnek glükózt az ételeikből. Az állatokban ez azt jelenti, hogy a különféle széntartalmú molekulákat kisebbekké teszik, még mielőtt azok elérnék a sejteket, de a növényekben azt jelenti, hogy széntartalmú molekulákat készítenek. nagyobb és a sejtekben.
A fotoszintézis reakciói
Az első reakciókészletben, amelyet a könnyű reakciók Mivel közvetlen fényre van szükségük, a tirlakoid membránban a Photosystem I és a Photosystem II nevű enzimeket az ATP és NADPH molekulák szintéziséhez szükséges fényenergia átalakítására használják egy elektronszállító rendszerben.
További információ az elektronszállító láncról.
Az úgynevezett sötét reakciók, amelyek nem igényelnek és nem zavarják a fényt, az ATP-ben és a NADPH-ban begyűjtött energiát (mivel semmi sem képes közvetlenül "tárolni" a fényt) a növény széndioxidból és más szénforrásokból származó glükóz előállítására használják.
A klorofill kémiája
A növények a klorofill mellett sok pigmentet tartalmaznak, például a fikoerthryint és a karotinoidokat. A klorofillnek azonban van porfirin gyűrűs szerkezet, hasonló az emberben a hemoglobin molekula szerkezetéhez. A klorofill porfiringyűrűje azonban magnéziumtartalmú elemet tartalmaz, ahol a vas hemoglobinban jelenik meg.
A klorofill abszorbeálja a fényt a fény spektrumának látható szakaszának zöld részében, amely mintegy 350-800 milliomod méter tartományban terjed.
A klorofill fotoexcitációja
Bizonyos értelemben a növényi fényreceptorok abszorbeálják a fotonokat, és felhasználják azokat az elektronok rúgására, amelyek izgatott ébrenlétbe merülnek, és a lépcsőn történő repüléshez vezetnek. Végül a szomszédos elektronok a közeli klorofill "otthonokban" is elkezdenek futni. Amint visszatérnek a alvásukba, a földszinten visszatükröződés lehetővé teszi a cukor építését olyan komplex mechanizmuson keresztül, amely csapdába ejti az energiát.
Amikor az energiát az egyik klorofillmolekuláról a szomszédosra mozgatják, ezt rezonanciaenergia-transzfernek nevezzük, vagy exciton átutalás.