المحتوى
- الخلايا النباتية مقابل الخلايا الحيوانية
- دور التمثيل الضوئي
- ردود الفعل من التمثيل الضوئي
- كيمياء الكلوروفيل
- Photoexcitation من الكلوروفيل
عندما تفكر في فرع العلوم المتورط في كيفية حصول النباتات على "طعامها" ، فمن المرجح أن تفكر في علم الأحياء أولاً. ولكن في الواقع ، فإن الفيزياء في خدمة البيولوجيا ، لأن الطاقة الضوئية من الشمس هي التي انطلقت لأول مرة ، وتستمر الآن في تشغيل كل الحياة على كوكب الأرض. على وجه التحديد ، إنه سلسلة نقل الطاقة التي يتم تشغيلها عند الفوتونات في أجزاء ضربة خفيفة من أ الكلوروفيل مركب.
دور الفوتونات في البناء الضوئي يتم امتصاصه بواسطة الكلوروفيل بطريقة تجعل الإلكترونات الموجودة في جزء من جزيء الكلوروفيل "متحمس" مؤقتًا أو في حالة طاقة أعلى. أثناء عودتهم نحو مستوى الطاقة المعتاد ، تعمل الطاقة التي يطلقونها على تشغيل الجزء الأول من عملية التمثيل الضوئي. وبالتالي دون الكلوروفيل ، لا يمكن أن يحدث التمثيل الضوئي.
الخلايا النباتية مقابل الخلايا الحيوانية
النباتات والحيوانات كلاهما حقيقيات النوى. على هذا النحو ، فإن خلاياها لديها أكثر بكثير من الحد الأدنى الذي يجب أن تحتوي عليه جميع الخلايا (غشاء الخلية ، الريبوسومات ، السيتوبلازم والحمض النووي). خلاياهم غنية بالغشاء العضيات، والتي تؤدي وظائف متخصصة داخل الخلية. واحدة من هذه حصرية للنباتات ويسمى بلاستيدات الخضراء. يحدث داخل هذه العضيات المستطيلة عملية التمثيل الضوئي.
توجد داخل البلاستيدات الخضراء هياكل تسمى thylakoids ، والتي لها غشاء خاص بها. داخل thylakoids هو المكان الذي يوجد فيه الجزيء المعروف باسم الكلوروفيل ، بمعنى ما ينتظر التعليمات في شكل وميض حرفي من الضوء.
اقرأ المزيد عن أوجه التشابه والاختلاف بين الخلايا النباتية والحيوانية.
دور التمثيل الضوئي
جميع الكائنات الحية تحتاج إلى مصدر للكربون للحصول على الوقود. يمكن للحيوانات الحصول على ما يكفي منها ببساطة عن طريق الأكل ، وانتظار أنزيماتها الهضمية والخلوية لتحويل الأمر إلى جزيئات الجلوكوز. لكن النباتات يجب أن تأخذ الكربون من خلال أوراقها ، في شكل غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الغلاف الجوي.
يتمثل دور التمثيل الضوئي في نوع من النباتات المصطادة حتى نفس النقطة ، من الناحية الأيضية ، وهي أن الحيوانات تتولد في الحال من الجلوكوز من طعامها. وهذا يعني في الحيوانات جعل الجزيئات المحتوية على الكربون أصغر حجمًا حتى قبل أن تصل إلى الخلايا ، ولكن في النباتات ، يعني صنع الجزيئات المحتوية على الكربون أكبر وداخل الخلايا.
ردود الفعل من التمثيل الضوئي
في المجموعة الأولى من ردود الفعل ، ودعا ردود الفعل الخفيفة نظرًا لأنها تتطلب ضوءًا مباشرًا ، يتم استخدام إنزيمات تسمى Photosystem I و Photosystem II في غشاء ثايلاكويد لتحويل الطاقة الضوئية لتوليف جزيئات ATP و NADPH ، في نظام نقل إلكتروني.
اقرأ المزيد عن سلسلة نقل الإلكترون.
في ما يسمى ردود الفعل المظلمة، التي لا تتطلب الضوء ولا تتأثر به ، تُستخدم الطاقة التي يتم حصادها في ATP و NADPH (حيث لا يوجد شيء "يخزن" الضوء مباشرة) في إنتاج الجلوكوز من ثاني أكسيد الكربون ومصادر الكربون الأخرى في المصنع.
كيمياء الكلوروفيل
تحتوي النباتات على العديد من الأصباغ بالإضافة إلى الكلوروفيل ، مثل phycoerthryin والكاروتينات. الكلوروفيل ، ومع ذلك ، لديه البورفيرين بنية الحلقة ، مماثلة لتلك الموجودة في جزيء الهيموغلوبين في البشر. تحتوي حلقة البورفيرين من الكلوروفيل على عنصر المغنيسيوم ، حيث يظهر الحديد في الهيموغلوبين.
الكلوروفيل يمتص الضوء في الجزء الأخضر من القسم المرئي من طيف الضوء ، والذي يتراوح في جميع أنحاء حوالي 350 إلى 800 مليار من المتر.
Photoexcitation من الكلوروفيل
بمعنى ما ، تمتص المستقبلات الضوئية للنباتات الفوتونات وتستخدمها لركل الإلكترونات التي تنهمر في حالة من اليقظة المفرطة ، مما دفعهم إلى الصعود على الدرج. في النهاية ، تبدأ الإلكترونات المجاورة في "المنازل" المجاورة للكلوروفيل في الجري أيضًا. وبينما يستقروا في قيلتهم مرة أخرى ، فإن هروبهم إلى الخلف يسمح لهم ببناء السكر من خلال آلية معقدة تقطع الطاقة من أقدامهم.
عندما يتم نقل الطاقة من جزيء الكلوروفيل إلى جزيء مجاور ، فإن هذا يسمى نقل طاقة الرنين ، أو الأكسيتون نقل.