Sisu
- Taimerakud vs loomarakud
- Fotosünteesi roll
- Fotosünteesi reaktsioonid
- Klorofülli keemia
- Klorofülli fotoekstsitatsioon
Kui mõtlete teaduse harule, mis on seotud sellega, kuidas taimed oma "toitu" saavad, kaalute kõige tõenäolisemalt kõigepealt bioloogiat. Kuid tegelikkuses on see füüsika bioloogia teenistuses, sest kõigepealt käivitas päikese päikeseenergia, mis jõudis kogu planeedil Maa, ja jätkab seda kogu elu. Täpsemalt, see on energiaülekande kaskaad, mis on käivitatud, kui footonid kerge löögi osades a klorofüll molekul.
Footonite roll fotosüntees klorofüll peab absorbeerima viisil, mis põhjustab klorofülli molekuli teatud osas olevate elektronide ajutise erutuse või kõrgema energiasisalduse. Kui nad triivivad tagasi oma tavapärase energiatasandi poole, annab ta vabastatava energia võimenduse fotosünteesi esimesele osale. Seega ilma klorofüllita fotosüntees ei toimuks.
Taimerakud vs loomarakud
Taimed ja loomad on mõlemad eukarüootid. Sellisena on nende rakkudes kaugelt rohkem kui kõigil rakkudel (minimaalne rakumembraan, ribosoomid, tsütoplasma ja DNA). Nende rakud on rikkad membraaniga seotud organellid, mis täidavad lahtris spetsiaalseid funktsioone. Üks neist on taimedele ainuomane ja seda nimetatakse kloroplast. Nendes piklikes organellides toimub fotosüntees.
Kloroplastide sees on tülakoidideks nimetatud struktuurid, millel on oma membraan. Tülakoidide sees asub see klorofülliks tuntud molekul, mis ootab teatud mõttes juhiseid sõnasõnalise valgussähvatuse vormis.
Lisateavet taime- ja loomsete rakkude sarnasuste ja erinevuste kohta.
Fotosünteesi roll
Kõik elusolendid vajavad kütuse saamiseks süsinikuallikat. Loomad saavad nende oma lihtsalt piisavalt, kui söövad ja ootavad, kuni nende seede- ja rakulised ensüümid muudavad asja glükoosimolekulideks. Kuid taimed peavad oma lehtede kaudu süsinikku sisse võtma süsinikdioksiid (CO2) atmosfääris.
Fotosünteesi roll on saaktaimede omamoodi järjestamine sama punktini, metaboolselt öeldes, et loomad on korraga genereerinud oma toidust glükoosi. Loomadel tähendab see mitmesuguste süsinikku sisaldavate molekulide väiksemaks muutmist enne, kui nad isegi rakkudesse jõuavad, kuid taimedes tähendab see süsinikku sisaldavate molekulide tegemist suurem ja rakkudes.
Fotosünteesi reaktsioonid
Esimeses reaktsioonide komplektis, mida nimetatakse kerged reaktsioonid kuna nad vajavad otsest valgust, kasutatakse tülakoidmembraanis fotosensüüme I ja fotosüsteeme II nimetavaid ensüüme valguse energia muundamiseks ATP ja NADPH molekulide sünteesiks elektronide transpordisüsteemis.
Lisateave elektronide transpordiahela kohta.
Nn tumedad reaktsioonid, mis ei vaja valgust ega häiri seda, kasutatakse ATP-s ja NADPH-s kogutud energiat (kuna miski ei saa valgust otseselt "salvestada") taime glükoosist ja muudest süsinikuallikatest glükoosi tootmiseks.
Klorofülli keemia
Taimedes on lisaks klorofüllile ka palju pigmente, näiteks fükoertrüiin ja karotenoidid. Klorofüllil on aga a porfüriin tsükli struktuur, sarnane inimese hemoglobiini molekuli struktuuriga. Klorofülli porfüriini tsükkel sisaldab siiski magneesiumi elementi, kus rauda leidub hemoglobiinis.
Klorofüll neelab valgust valgusspektri nähtava osa rohelises osas, mille ulatus ulatub umbes 350-800 miljardini meetrini.
Klorofülli fotoekstsitatsioon
Teatud mõttes neelavad taimede valguse retseptorid footoneid ja kasutavad neid elektronide löömiseks, mis on tuksunud erutatud ärkveloleku seisundisse, pannes neid trepist üles jooksma. Lõpuks hakkavad ringi lendama ka läheduses asuvad klorofülli "kodudes" asuvad naaberelektronid. Naabrisse tagasi astudes võimaldab nende allakorrumine tagasi suhkrut ehitada keeruka mehhanismi kaudu, mis püüab nende jalgade juurest energiat kinni.
Kui energia kantakse ühelt klorofülli molekulilt külgnevasse, nimetatakse seda resonantsi energiaülekandeks ehk eksiton ülekanne.