Információ

Hogyan működik a fotoszintézis? - Biológia


Hogyan működik a fotoszintézis?

Hogyan működik a fotoszintézis?

A fotoszintézis folyamata, amelynek során a növények és a fák a napból származó fényt táplálkozási energiává változtatják, először varázslatnak tűnhet, de közvetlenül és közvetve ez a folyamat fenntartja az egész világot. Ahogy a zöld növények nyúlnak a fényhez, leveleik fényelnyelő vegyszerek vagy speciális pigmentek segítségével elfogják a nap energiáját, hogy szén-dioxidból és a légkörből vett vízből táplálékot készítsenek. Ez a folyamat oxigént bocsát ki melléktermékként a légkörbe, amely összetevő a levegőben minden légző szervezet számára szükséges.

TLDR (túl sokáig nem olvastam)

A fotoszintézis egyszerű egyenlete a szén -dioxid + víz + fényenergia = glükóz + oxigén. Mivel a növényvilágban lévő szervezetek szén -dioxidot fogyasztanak a fotoszintézis során, oxigént bocsátanak vissza a légkörbe, hogy az emberek zöld fákat lélegezzenek be (a szárazföldön és a tengeren) elsősorban a légkörben lévő oxigénért, nélkülük pedig az állatok és az emberek és más életformák nem létezhetnek úgy, mint ma.


A kvantummechanika megmagyarázza a fotoszintézis hatékonyságát

Növényi sejtek látható kloroplasztiszokkal (mohából, Plagiomnium affine) Kredit: Wikipedia

A fénygyűjtő makromolekulák a növényi sejtekben energiát továbbítanak a molekuláris rezgések kihasználásával, amelyek fizikai leírásainak nincs megfelelője a klasszikus fizikában-állítja a folyóiratban ma közzétett első egyértelmű elméleti bizonyíték a fotoszintézis kvantumhatásairól. Nature Communications.

A fénygyűjtő makromolekulák többsége fehérjékhez kötődő (molekulák színéért felelős) kromoforokból áll, amelyek elvégzik a fotoszintézis első lépését, megragadják a napfényt és nagy hatékonysággal továbbítják a kapcsolódó energiát. A korábbi kísérletek azt sugallják, hogy az energiát hullámszerű módon továbbítják, kvantumjelenségeket kihasználva, de döntő fontosságú, hogy egy nem klasszikus magyarázatot nem lehetett véglegesen bizonyítani, mivel az azonosított jelenségeket ugyanúgy le lehet írni a klasszikus fizika segítségével.

A kvantummechanikai jelenségek megfigyeléséhez vagy kiaknázásához gyakran a rendszereket nagyon alacsony hőmérsékletre kell hűteni. Ez azonban úgy tűnik, nem így van néhány biológiai rendszerben, amelyek még környezeti hőmérsékleten is kvantumtulajdonságokat mutatnak.

Most az UCL csapata megpróbált azonosítani olyan jellemzőket ezekben a biológiai rendszerekben, amelyeket csak a kvantumfizika képes megjósolni, és amelyekre nincsenek klasszikus analógok.

"A fénygyűjtő makromolekulák energiaátadását a kromoforok specifikus rezgésmozgásai segítik"-mondta Alexanda Olaya-Castro (UCL Physics & Astronomy), a kutatás témavezetője és társszerzője. "Azt találtuk, hogy a fotoszintézis során az energiaátadást segítő kromofor rezgések egy részének tulajdonságait soha nem lehet leírni klasszikus törvényekkel, ráadásul ez a nem klasszikus viselkedés fokozza az energiaátadás hatékonyságát."

A molekuláris rezgések a molekulák atomjainak periodikus mozgásai, mint egy rugóhoz rögzített tömeg mozgása. Amikor két kromfór kollektív rezgésének energiája megegyezik a kromoforok elektronikus átmenetei közötti energiakülönbséggel, rezonancia lép fel, és hatékony energiacsere következik be az elektronikus és a vibrációs szabadságfokok között.

Feltéve, hogy a rezgéshez kapcsolódó energia magasabb, mint a hőmérsékleti skála, csak egy diszkrét egység vagy energiakvantum cserélődik. Következésképpen, ahogy az energia az egyik kromofórból a másikba kerül, a kollektív rezgés olyan tulajdonságokat mutat, amelyeknek nincs klasszikus megfelelőjük.

Az UCL csapata megállapította, hogy a nem-klasszicitás egyértelmű aláírását az adja, hogy negatív a valószínűsége annak, hogy bizonyos relatív pozíciókkal és jelenségekkel rendelkező kromoforokat találnak. A klasszikus fizikában a valószínűségi eloszlások mindig pozitívak.

"A negatív értékek ezekben a valószínűségi eloszlásokban egy valóban kvantumvonás megnyilvánulása, vagyis egyetlen energiakvantum koherens cseréje" - magyarázta Edward O'Reilly (UCL Physics & Astronomy), a tanulmány első szerzője. "Amikor ez megtörténik, az elektronikus és vibrációs szabadságfokok együttesen és átmenetileg a kvantumállapotok szuperpozíciójában vannak, ami a klasszikus fizikával soha nem jósolható meg."

Más biomolekuláris folyamatok, mint például az elektronok makromolekulákon belüli átvitele (például a fotoszintetikus rendszerek reakcióközpontjaiban), a kromofor szerkezetének megváltozása a fotonok felszívódásakor (mint a látási folyamatokban), vagy egy molekula felismerése másokkal (például a szaglási folyamatokban) ), bizonyos rezgésmozgások befolyásolják. E kutatás eredményei tehát azt sugallják, hogy az ezekben a folyamatokban résztvevő vibrációs dinamika alaposabb vizsgálata más biológiai prototípusokat is szolgáltathat, amelyek valóban nem klasszikus jelenségeket hasznosítanak.


Magyarázza el: Hogyan működik a fotoszintézis

A zöld növények napfényt vesznek, és vizet és szén -dioxidot alakítanak belélegzett oxigénné és cukorrá.

Ossza meg ezt:

2020. október 28 -án 6:30 órakor

Vegyünk egy mély lélegzetet. Akkor köszönet egy növénynek. Ha gyümölcsöt, zöldséget, gabonát vagy burgonyát eszik, akkor köszönetet kell mondani egy növénynek is. A növények és algák biztosítják számunkra a túléléshez szükséges oxigént, valamint az energiaként felhasznált szénhidrátokat. Mindezt fotoszintézis útján teszik.

A fotoszintézis a cukor és az oxigén szén -dioxidból, vízből és napfényből történő előállításának folyamata. Ez a kémiai reakciók hosszú sorozatán keresztül történik. De így össze lehet foglalni: Szén -dioxid, víz és fény megy be. Glükóz, víz és oxigén jön ki. (A glükóz egyszerű cukor.)

A fotoszintézis két folyamatra osztható. A „fotó” rész a fény által kiváltott reakciókra utal. A „szintézis” - a cukor előállítása - külön folyamat, amelyet Calvin -ciklusnak neveznek.

Mindkét folyamat kloroplasztiszon belül történik. Ez egy speciális szerkezet vagy organella egy növényi sejtben. A szerkezet tylakoid membránoknak nevezett membránkötegeket tartalmaz. Itt kezdődik a fényreakció.

A kloroplasztok megtalálhatók a növényi sejtekben. Itt zajlik a fotoszintézis. A napfényből energiát felvevő klorofill molekulák a tylakoid membránoknak nevezett halomban helyezkednek el. blueringmedia/iStock/Getty Images Plus

Engedje be a fényt

Amikor a fény eléri a növény leveleit, a kloroplasztokra és a tylakoid membránokra ragyog. Ezek a membránok tele vannak klorofillel, egy zöld pigmenttel. Ez a pigment elnyeli a fényenergiát. A fény elektromágneses hullámként terjed. A hullámhossz - a hullámok közötti távolság - határozza meg az energiaszintet. E hullámhosszak egy része látható színként látható számunkra. Ha egy molekula, például a klorofill megfelelő formájú, akkor képes elnyelni a fény bizonyos hullámhosszainak energiáját.

Pedagógusok és szülők, iratkozzon fel a csalólapra

Heti frissítések a használathoz Tudományos hírek diákoknak a tanulási környezetben

A klorofill képes elnyelni a kék és vörös színű fényt. Ezért látjuk a növényeket zöldnek. A zöld a hullámhosszú növények tükröződik, nem az elnyelt szín.

Míg a fény hullámként halad, lehet egy részecske is, amelyet fotonnak neveznek. A fotonoknak nincs tömege. Van azonban csekély mennyiségű fényenergia.

Amikor a napból származó fény fotonja levélbe ugrik, energiája klorofillmolekulát gerjeszt. Ez a foton elindít egy folyamatot, amely feldarabol egy vízmolekulát. A vízből leváló oxigénatom azonnal kötődik egy másikhoz, oxigénmolekulát hozva létre, vagy O2. A kémiai reakció egy ATP nevű és egy másik NADPH nevű molekulát is előállít. Mindkettő lehetővé teszi a sejt számára az energia tárolását. Az ATP és a NADPH is részt vesz a fotoszintézis szintézisében.

Vegye figyelembe, hogy a könnyű reakció nem termel cukrot. Ehelyett energiát szolgáltat - az ATP -ben és a NADPH -ban -, amely bekapcsolódik a Calvin -ciklusba. Itt készül a cukor.

A fényreakció azonban termel valamit, amit használunk: oxigént. Minden oxigén, amit belélegzünk, ennek a fotoszintézis lépésnek az eredménye, amelyet a növények és az algák (amelyek nem növények) végeznek világszerte.

Adj egy kis cukrot

A következő lépés a fényreakcióból származó energiát veszi fel, és a Calvin -ciklusnak nevezett folyamatra alkalmazza. A ciklus neve Melvin Calvin, a férfi, aki felfedezte.

A Kálvin -ciklust néha sötét reakciónak is nevezik, mert egyik lépése sem igényel fényt. De napközben is előfordul. Ennek az az oka, hogy szüksége van az előtte érkező fényreakció által termelt energiára.

Míg a fényreakció a tilakoid membránokban megy végbe, az általa termelt ATP és NADPH a sztrómába kerül. Ez a kloroplasztiszon belüli tér, de a tilakoid membránokon kívül.

A Calvin -ciklusnak négy fő lépése van:

  1. szén rögzítés: Itt az üzem CO -t hoz2 és egy másik szénmolekulához rögzíti, rubisco segítségével. Ez egy enzim vagy vegyi anyag, amely gyorsabb reakciókhoz vezet. Ez a lépés annyira fontos, hogy a rubiszkó a kloroplasztisz - és a Föld - leggyakoribb fehérje. A Rubisco rögzíti a szén -dioxidot a CO -ban2 ribulóz 1,5-biszfoszfát (vagy RuBP) nevű öt szénatomra. Ez egy hat szénatomos molekulát hoz létre, amely azonnal két, három szénatomos vegyi anyagra oszlik.
  2. csökkentés: A fényreakcióból származó ATP és NADPH beugrik, és a két három szénatomból álló molekulát két kis cukormolekulává alakítja át. A cukormolekulákat G3P -nek hívják. Ez a gliceraldehid-3-foszfát (GLIH-sur-AAL-duh-hide 3-FOS-fayt) rövidítése.
  3. szénhidrátképződés: A G3P egy része elhagyja a ciklust, hogy nagyobb cukrokká, például glükózzá (C6H12O6).
  4. regeneráció: Mivel a folyamatos fényreakcióból több ATP származik, a megmaradt G3P további két szenet felvesz, hogy RuBP legyen. Ez a RuBP ismét párosul a rubisco -val. Most már készen állnak a Calvin -ciklus újraindítására, amikor a következő CO -molekula2 érkezik.

A fotoszintézis végén a növény glükózzal (C6H12O6), oxigén (O2) és víz (H.2O). A glükózmolekula nagyobb dolgokra megy tovább. Része lehet egy hosszú láncú molekulának, például a cellulóznak, amely a sejtfalakat alkotó vegyi anyag. A növények a glükózmolekulába csomagolt energiát nagyobb keményítőmolekulákban is tárolhatják. A cukrot más cukrokba - például fruktózba - is tehetik, hogy a növény gyümölcse édes legyen.

Mindezek a molekulák szénhidrátok - szenet, oxigént és hidrogént tartalmazó vegyi anyagok. (A szénhidrát megkönnyíti az emlékezést.) Az üzem ezen vegyi anyagok kötéseit használja fel az energia tárolására. De ezeket a vegyszereket is használjuk. A szénhidrátok fontos részét képezik az általunk fogyasztott élelmiszereknek, különösen a gabonaféléket, a burgonyát, a gyümölcsöket és a zöldségeket.

Erő szavak

algák: Egysejtű élőlények, ha növénynek tekintik őket (nem azok). Vízi szervezetként vízben nőnek. A zöld növényekhez hasonlóan a napfénytől is függnek az ételek elkészítéséhez.

atom: A kémiai elem alapegysége. Az atomok egy sűrű magból állnak, amely pozitív töltésű protonokat és töltetlen neutronokat tartalmaz. A mag körül negatív töltésű elektronok felhője kering.

ATP: Az adenozin -trifoszfát rövidítése. A sejtek teszik ezt a molekulát szinte minden tevékenységük irányítására. A sejtek oxigént és egyszerű cukrokat használva hozzák létre ezt a molekulát, az energia fő forrását. A sejtekben található kis szerkezeteket, amelyek ezt az energiatároló folyamatot végzik, mitokondriumoknak nevezik. Az akkumulátorhoz hasonlóan az ATP tárol egy kis hasznosítható energiát. Amint a sejt elhasználja, a mitokondriumoknak fel kell tölteniük a sejtet úgy, hogy több ATP -t termelnek a sejt tápanyagaiból összegyűjtött energia felhasználásával.

kötvény: (kémiában) Félig állandó kötődés az atomok-vagy atomcsoportok-között egy molekulában. Vonzó erő alakítja ki a résztvevő atomok között. A kötés után az atomok egységként működnek. Az alkotóelemek szétválasztásához energiát kell szolgáltatni a molekulának hőként vagy más típusú sugárzásként.

Calvin ciklus: Melvin Calvinról, a felfedező emberről kapta a nevét, ez a ciklus az a folyamat, amelynek során a növények és az algák a szén -dioxidot alapvető szénhidráttá alakítják.

szénhidrátok: Az élelmiszerekben és élő szövetekben előforduló vegyületek nagy csoportjának bármelyike, beleértve a cukrokat, a keményítőt és a cellulózt. Hidrogént és oxigént tartalmaznak ugyanolyan arányban, mint a víz (2: 1), és jellemzően lebonthatók az állat testében, hogy energiát szabadítsanak fel.

szén-dioxid: (vagy CO2) Színtelen, szagtalan gáz, amelyet minden állat termel, amikor a belélegzett oxigén reagál az elfogyasztott szénben gazdag ételekkel. Szén -dioxid is felszabadul szerves anyagok égésekor (beleértve a fosszilis tüzelőanyagokat, például olajat vagy gázt). A szén -dioxid üvegházhatást okozó gázként működik, és felfogja a hőt a Föld légkörében. A növények a szén -dioxidot oxigénné alakítják a fotoszintézis során, ez az a folyamat, amellyel saját ételeiket készítik.

sejt: A szervezet legkisebb szerkezeti és funkcionális egysége. Jellemzően túl kicsi ahhoz, hogy szabad szemmel láthassuk, vizes folyadékból áll, amelyet membrán vagy fal vesz körül. Méretüktől függően az állatok ezrektől trilliósejtekig terjednek. A legtöbb élőlény, például élesztőgombák, penészgombák, baktériumok és egyes algák csak egy sejtből állnak.

cellulóz: A növényi sejtfalakban található rostfajta. Glükózmolekulák láncai alkotják.

kémiai: Két vagy több atomból képződött anyag, amely rögzített arányban és szerkezetben egyesül (köt). Például a víz olyan vegyi anyag, amely akkor keletkezik, amikor két hidrogénatom kötődik egy oxigénatomhoz. Kémiai képlete H2O. A vegyi anyag is lehet melléknév az anyagok tulajdonságainak leírására, amelyek a különböző vegyületek közötti különböző reakciók eredményeként jönnek létre.

kémiai reakció: Olyan folyamat, amely magában foglalja az anyag molekuláinak vagy szerkezetének átrendeződését, szemben a fizikai forma megváltozásával (szilárd anyagból gázzá).

klorofill: A fotoszintézist végző növényekben található zöldpigmentek bármelyike ​​- szén -dioxidból és vízből cukrot (élelmiszert) hozva létre.

kloroplaszt: Apró szerkezet a zöld algák és zöld növények sejtjeiben, amelyek klorofillt tartalmaznak és glükózt hoznak létre a fotoszintézis révén.

elektromágneses: Fénysugárzásra, mágnesességre vagy mindkettőre utaló jelző.

izgat: (kémiában és fizikában) Energia átviteléhez egy vagy több külső elektronhoz egy atomban. Ebben a magasabb energiájú állapotban maradnak mindaddig, amíg valamilyen sugárzás, például fény kibocsátásán keresztül el nem engedik a többletenergiát.

fruktóz: Egy egyszerű cukor. A glükóz mellett a fruktóz teszi ki a szacharóz minden molekulájának a felét (más néven asztali cukor).

szőlőcukor: Egyszerű cukor, amely fontos energiaforrás az élő szervezetekben. A véráramban mozgó energiaforrásként „vércukor” néven ismert. Ez a fele a molekulának, amely az asztali cukrot (más néven szacharózt) alkotja.

glicerraldehid-3-foszfát vagy G3P: Egy egyszerű szénhidrátot képező kémiai lépések részeként létrehozott molekula. A G3P két molekulája növényekben és algákban készül a Calvin fotoszintézis -ciklus részeként. Az állatok és a baktériumok szintén G3P -t hoznak létre a szénhidrát -előállítási lépéseik részeként.

hidrogén: Az univerzum legkönnyebb eleme. Gázként színtelen, szagtalan és nagyon gyúlékony. Az élő szöveteket alkotó számos üzemanyag, zsír és vegyi anyag szerves része. Egyetlen protonból (amely a magjaként szolgál) áll, és egyetlen elektron körül kering.

tömeg: Szám, amely megmutatja, hogy egy objektum mennyire ellenáll a gyorsításnak és a lassításnak - alapvetően annak mértéke, hogy az adott anyag mennyi anyagból készül.

membrán: Akadály, amely egyes anyagok áthaladását (vagy átfolyását) gátolja, méretüktől vagy egyéb jellemzőiktől függően. A membránok a szűrőrendszerek szerves részét képezik. Sokan ugyanazt a funkciót látják el, mint a test sejtjeinek vagy szerveinek külső burkolata.

molekula: Elektromosan semleges atomcsoport, amely a kémiai vegyület lehető legkisebb mennyiségét képviseli. A molekulák készülhetnek egyetlen típusú atomokból vagy különböző típusokból. Például a levegőben lévő oxigén két oxigénatomból (O2), de a víz két hidrogénatomból és egy oxigénatomból (H2O).

NADPH vagy NADP+: A nikotinamid -adenin -dinukleotid -foszfát rövidítése (de senki nem nevezi így). Ez a molekula egy módja a sejteknek az energia tárolására és átvitelére. Amikor a NADP+ molekula NADPH -vé alakul, energiát tartalmaz, amelyet felhasználhat a sejt más reakcióinak beindítására.

organellák: Speciális struktúrák, például mitokondriumok, amelyek egy sejtben találhatók.

oxigén: Egy gáz, amely a Föld légkörének körülbelül 21 százalékát teszi ki. Minden állatnak és sok mikroorganizmusnak szüksége van oxigénre növekedésük (és anyagcseréjük) elősegítésére.

részecske: Egy perc valami.

foton: Részecske, amely a lehető legkisebb mennyiségű fényt vagy más típusú elektromágneses sugárzást képviseli.

fotoszintézis: (ige: fotoszintézis) Az a folyamat, amelynek során a zöld növények és néhány más élőlény napfényt használva élelmiszereket állít elő szén -dioxidból és vízből.

fehérje: Egy vagy több hosszú aminosavláncból készült vegyület. A fehérjék nélkülözhetetlen elemei minden élő szervezetnek. Ezek képezik az élő sejtek, izmok és szövetek alapját, és a sejtek belsejében is elvégzik a munkát. Az ismertebb, önálló fehérjék közé tartozik a hemoglobin (a vérben) és az antitestek (szintén a vérben), amelyek megkísérlik a fertőzések leküzdését. A gyógyszerek gyakran úgy hatnak, hogy a fehérjékhez kötődnek.

csökkentés: (v. redukció) Kémiai reakció, amely egy vagy több elektronot ad hozzá. Az oxidáció ellentétének is tekintik. Mivel a rozsda oxidálja a vasat, az eljárás csökkenti a közeli oxigénatomokat. Ez azt jelenti, hogy elektronokat nyernek, amelyek negatív töltéssel rendelkeznek.

ribulóz 1,5-biszfoszfát: (RuBP) A Calvin -ciklus első és utolsó lépését befejező molekula, amely szén -dioxidból cukrot hoz létre. Ez a molekula öt szénatomot tartalmaz, és kötődik a rubisco enzimhez. A Rubisco összekapcsolja a RuBP -t a levegőből származó szén -dioxiddal, ez az első lépés a szénhidrát előállításában.

rubisco: Ez a rövidítés ribulóz -biszfoszfát -karboxiláz/oxigenáz. Ez a leggyakoribb fehérje a Földön. Enzim szerepében kulcsszerepet játszik a fotoszintézisben.

keményítő: Lágy fehér vegyszer, amelyet minden zöld növény készít. Ez egy viszonylag hosszú molekula, amely sok kisebb, azonos építőelem összekapcsolásával készült - mindegyik glükóz, egyszerű cukor. A növények és állatok glükózt használnak energiaforrásként. A növények ezt a glükózt keményítő formájában tartalék energiaellátásként tárolják. A keményítőt fogyasztó állatok glükózmolekulákká bonthatják a keményítőt, hogy kinyerjék a hasznos energiát.

sztróma: (a botanikában) A színtelen folyadék egy kloroplasztisz belsejében, ahol a fotoszintézis Calvin -ciklus része megy végbe. (anatómiában) A szervet körülvevő támogató szerkezet. Ide tartozik a kötőszövet, amely a szervet a helyén tartja, valamint az erek, amelyek a szerv oxigént és cukrot hoznak.

szintézis: (v. szintetizálni) Egy anyag előállítása egyszerűbb kémiai építőelemek kombinálásával.

tylakoid membránok: A kloroplasztisz belsejében összekapcsolt membránok belső rendszere. A membránok nemcsak a zöld pigment klorofillt, hanem fehérjéket is tartalmaznak. Ezekben a membránokban zajlik a fotoszintézis fényreakciója, oxigént és energiát termelve a fotoszintézis cukorképző részeinek táplálására.

hullámhossz: Az egyik csúcs és a másik közötti távolság hullámok sorozatában, vagy az egyik vályú és a következő közötti távolság. Ez is a sugárzás mérésére használt „mérce”. A látható fény - amely, mint minden elektromágneses sugárzás, hullámokban halad - körülbelül 380 nanométer (lila) és körülbelül 740 nanométer (piros) közötti hullámhosszakat tartalmaz. A látható fénynél rövidebb hullámhosszú sugárzás magában foglalja a gamma-, röntgen- és ultraibolya fényt. A hosszabb hullámhosszú sugárzás magában foglalja az infravörös fényt, a mikrohullámokat és a rádióhullámokat.

Idézetek

Könyv: N.A. Campbell, J. B. Reese és L. G. Mitchell. Biológia, 5. kiadás. Benjamin-Cummings Publication Co., 1999.

Bethany Brookshire -ről

Bethany Brookshire hosszú ideje író volt Tudományos hírek diákoknak. Ph.D. fiziológiában és farmakológiában, és szívesen ír idegtudományról, biológiáról, éghajlatról és egyebekről. Szerinte a Porgs invazív faj.

Tanulmányi források ehhez a cikkhez További információ

A cikkhez ingyenes oktatói források állnak rendelkezésre. Regisztráljon a hozzáféréshez:


Hogyan működik a fotoszintézis: A folyamat lépései

A fotoszintézist úgy határozzák meg, mint a szén -dioxid szénhidráttá történő átalakítását fény és víz felhasználásával.

A fotoszintézis két lépésre oszlik. Ezek a lépések először: a világos reakció, másodsorban a sötét reakció. A fényreakció során energiagazdag molekulák, például ATP fényből és vízből történő szintézisét végzik. Ugyanebben a reakcióban egy másik fontos vegyület, a NADPH keletkezik. A NADPH egy redukáló molekula, amelyet különböző vegyületek metabolizmusában használnak.

A fotoszintetikus út második lépését sötét reakciónak nevezik. Ebben a lépésben a CO2 és a víz szénhidráttá alakul. Ez a második lépés nem igényel fényt a folytatáshoz. Ezért sötét reakciónak nevezik.

A fotoszintézis első lépését, amely energiagazdag molekulákat állít elő, fényreakciónak nevezzük, mert fényre van szüksége a folytatáshoz.

Vannak baktériumok, amelyek képesek élni a fotoszintézisben. Ezeket a baktériumokat fototrófoknak nevezik. Az egyik ilyen baktériumot cianobaktériumoknak, egy másik fototrófot pedig lila baktériumoknak nevezik.

Az eukariótákban van egy speciális organella, amely felelős a fotoszintetikus folyamatért. Ezt az organellát kloroplasztisznak nevezik. Ez az organella membránt tartalmaz, amelyet tilakoid membránnak neveznek. Ez a membrán az ATP és a NADPH termelésének helye a fotoszintézis fényreakciójában.

A kloroplasztiszban a fény elfogásáért felelős molekula a klorofill. Ez a molekula kettős kötések konjugált rendszerét tartalmazza, amely segít elnyelni a napfényt.

A fotoszintézis az ATP és a NADPH előállítása mellett oxigén vagy O2 szintéziséért is felelős, amelyet aerob légzéshez használnak, hogy energiát termeljenek ATP formájában.

Az anyagcserét általában energiagazdag molekulák hajtják. Ezek az ATP és a NADH, valamint a NADPH és az ubiquinol. Ezeket az energiagazdag vegyületeket használják energiaforrásként a fehérjék, szénhidrátok és nukleinsavak előállításának vagy szintézisének ösztönzésére. Ezek a vegyületek fontosak a sejtek normális működéséhez.

A szénhidrátok képződése a fotoszintézis sötét reakciójában a kloroplasztisz sztrómájában történik. Ezt enzimek által katalizált reakciók ciklusa végzi. Ezek a reakciók a CO2 rögzítését és a szénhidrátok szintézisét eredményezik. Az oxigén- vagy O2 -termelés mellett.

Ennek a folyamatnak sajnos különböző nevei vannak, amelyek zavaróak lehetnek az olvasó számára. Ezek a nevek először: reduktív pentóz -foszfát ciklusnak nevezik. Ugyanezen folyamat másik neve a C3 útvonal. Ennek a folyamatnak a harmadik nevét fotoszintetikus szén -redukciós ciklusnak nevezik. Ezt a ciklust gyakran kálvin ciklusnak is nevezik.

Minden növény képes redukáló pentóz -foszfát cikluson keresztül szén -dioxidot vagy CO2 -t szacharózzá alakítani a sejt citoszoljában. Ezenkívül képes keményítőt szintetizálni a kloropasztban. Ezenkívül szintetizálja a cellulózt a sejtfalban.

A szacharózt a citoszolban szintetizálják gliceraldehid-3-foszfátból és dihidroxi-acetonból. A sejtben lévő glükóz glikolízis segítségével triosz-foszfáttá alakul. Néhány más üzemben a reduktív pentóz -foszfát -cikluson kívül más CO2 -rögzítési ciklusokat is találnak, és ezáltal minimalizálják a fénylégzést.

A redukciós pentóz -foszfát -ciklus első lépését jelentő CO2 rögzítését a RUBISCO nevű enzim katalizálja, amely a ribulóz 1,5 -bisz -foszfát -karboxiláz -oxigenáz rövidítése.


A Kálvin -ciklus: Élet építése vékony levegőből

Hogyan lesz valami, mint a levegő, a fa fája? A válasz abban rejlik, hogy mi alkotja a levegőt.

Hogyan lehet a fát körülvevő levegőt faanyaggá alakítani? Bonyolult reakciókészlet révén, amely a levegőből származó szenet más anyagok előállítására használja fel. André Karwath képe.

A levegő különböző elemeket tartalmaz, például oxigént, szenet és nitrogént. Ezek az elemek olyan molekulákat alkotnak, mint a szén -dioxid (CO2). A szén -dioxid egy szénatomból és két oxigénatomból áll. A növények a szén -dioxidból veszik a szénatomot, és cukrok előállítására használják fel.

Ez a Calvin -ciklus segítségével történik. A Calvin -ciklus a kloroplasztok belsejében fordul elő, de a tilakoidokon kívül (ahol az ATP keletkezett). A fényfüggő reakciókból származó ATP-t és NADPH-t használják a Calvin-ciklusban.

A Calvin-ciklus egyes részeit néha fényfüggetlen reakciónak nevezik. De a név ne tévesszen meg. ezek a reakciók napfényt igényelnek.

A RuBisCO fehérje segít abban is, hogy a levegőben lévő szén cukorrá változzon. A RuBisCO lassan működik, ezért a növényeknek sok szükségük van rá. Valójában a RuBisCO a világ legelterjedtebb fehérje!

A Calvin -ciklus termékeit az egyszerű cukorcukor előállítására használják. A glükózt összetettebb cukrok, például keményítő és cellulóz előállítására használják. A keményítő energiát tárol a növény számára, és a cellulóz az anyag, amelyből a növények készülnek.


Nézd meg a videót: A BIOLÓGIAI OXIDÁCIÓ LÉNYEGE (Január 2022).