Содержание
- Растительные клетки против животных клеток
- Роль фотосинтеза
- Реакции фотосинтеза
- Химия хлорофилла
- Фотовозбуждение хлорофилла
Когда вы думаете об отрасли науки, связанной с тем, как растения получают свою «пищу», вы, скорее всего, в первую очередь рассматриваете биологию. Но на самом деле это физика на службе у биологии, потому что именно световая энергия солнца сначала включилась, а теперь продолжает питать всю жизнь на планете Земля. В частности, это каскад передачи энергии, приводимый в движение, когда фотоны в свете удара части хлорофилл молекулы.
Роль фотонов в фотосинтез должен поглощаться хлорофиллом таким образом, что электроны в части молекулы хлорофилла становятся временно "возбужденными" или в состоянии с более высокой энергией. По мере того, как они возвращаются к своему обычному энергетическому уровню, энергия, которую они выделяют, приводит в действие первую часть фотосинтеза. Таким образом, без хлорофилла фотосинтез не мог бы произойти.
Растительные клетки против животных клеток
Растения и животные являются эукариотами. Таким образом, их клетки имеют намного больше, чем необходимый минимум, который должны иметь все клетки (клеточная мембрана, рибосомы, цитоплазма и ДНК). Их клетки богаты мембранной связью органеллы, которые выполняют специализированные функции внутри клетки. Один из них является эксклюзивным для растений и называется хлоропласт, Именно в этих продолговатых органеллах происходит фотосинтез.
Внутри хлоропластов находятся структуры, называемые тилакоидами, которые имеют собственную мембрану. Внутри тилакоидов находится молекула, известная как хлорофилл, в некотором смысле ожидающая инструкций в форме буквальной вспышки света.
Узнайте больше о сходствах и различиях между растительными и животными клетками.
Роль фотосинтеза
Все живые существа нуждаются в источнике углерода для топлива. Животные могут получить их достаточно просто, поедая и ожидая, пока их пищеварительные и клеточные ферменты превратят вещество в молекулы глюкозы. Но растения должны поглощать углерод через свои листья в форме углекислый газ (СО2) в атмосфере.
Роль фотосинтеза заключается в том, чтобы сортировать растения до той же точки, с точки зрения метаболизма, что животные сразу же вырабатывают глюкозу из пищи. У животных это означает уменьшение различных углеродсодержащих молекул до того, как они достигнут клеток, но у растений это означает получение углеродсодержащих молекул. больше и внутри клеток.
Реакции фотосинтеза
В первом наборе реакций, называется световые реакции Поскольку им требуется прямой свет, ферменты, называемые Фотосистемой I и Фотосистемой II в тилакоидной мембране, используются для преобразования энергии света для синтеза молекул АТФ и НАДФН в системе транспорта электронов.
Узнайте больше о цепи переноса электронов.
В так называемом темные реакцииЭнергия, собираемая в АТФ и НАДФН (поскольку ничто не может «хранить» свет) напрямую, используется для образования глюкозы из углекислого газа и других источников углерода в растении, которые не требуют и не нарушаются светом.
Химия хлорофилла
Растения имеют много пигментов в дополнение к хлорофиллу, такие как фикоэртриин и каротиноиды. Хлорофилл, однако, имеет порфирина кольцевая структура, сходная с таковой в молекуле гемоглобина у человека. Порфириновое кольцо хлорофилла содержит элемент магния, где железо появляется в гемоглобине.
Хлорофилл поглощает свет в зеленой части видимого участка светового спектра, который в целом охватывает диапазон от 350 до 800 миллиардных долей метра.
Фотовозбуждение хлорофилла
В некотором смысле, растительные световые рецепторы поглощают фотоны и используют их, чтобы пнуть электроны, которые засыпали в состояние возбужденного бодрствования, заставляя их подниматься по лестнице. В конце концов, соседние электроны в соседних «домах» хлорофилла тоже начинают бегать. Когда они снова ложатся спать, они бегают вниз по лестнице, что позволяет строить сахар с помощью сложного механизма, который улавливает энергию от их шагов.
Когда энергия передается от одной молекулы хлорофилла к соседней, это называется резонансной передачей энергии, или экситон перечислить.