Güneşi biliyorsun, değil mi? Yeşil dostlarımızdan, bitkilerden başlayarak Dünya'daki her organizmaya güç verecek kadar çok enerji yayan o devasa yanan gaz topu. Güneş her türlü elektromanyetik radyasyonu yayar ve bitkiler, fotosentezin vahşi, sihirli görünen sürecini gerçekleştirmek için görünür ışık şeklinde ortaya çıkan enerjiyi kullanır .
Bununla birlikte, fotosentez büyülü değildir - sadece bitkilerde ve ökaryotik alglerde (ökaryotik anlamına gelir, açıkça tanımlanmış bir çekirdeğe sahip) bulunan ve güneş ışığını yakalayan ve bu enerjiyi yiyeceğe dönüştüren bir tür organel olan kloroplast adı verilen bu küçük hücresel yapıların havalı kimyasal el işi. bitki için.
Antik Bakterilerden Gelişen Kloroplastlar
Kloroplastlar, enerji üretiminden sorumlu ökaryotik hücrelerde bulunan başka bir organel türü olan mitokondriye benzer şekilde çalışır, bu şaşırtıcı değildir, çünkü her ikisi de uzun zaman önce bir bakteri zarflandığında evrimleşmiştir - ancak sindirilmemiştir! - daha büyük bir bakteri. Bu, iki organizma arasında, şimdi " endosymbiont hipotezi " adı verilen küçük bir şeyle açıkladığımız bir tür zorunlu işbirliğiyle sonuçlandı . Hem kloroplastlar hem de mitokondri, hücrenin geri kalanından bağımsız olarak çoğalır ve kendi DNA'larına sahiptir.
Kloroplastlar bitkinin herhangi bir yeşil bölümünde bulunabilir ve temelde, klorofil adı verilen ışık emici bir pigment içeren çok sayıda küçük küçük keseleri ( tilakoidler adı verilen yapılar ) tutan bir torba içinde (çift zar olduğu anlamına gelir) bir torbadır. , bir miktar sıvıda ( stroma olarak adlandırılır ) süspanse edilir .
Bir kloroplastın fotosentetik büyüsünün anahtarı zarlarıdır. Bir kloroplast, uzun zaman önce kendi hücre zarına sahip bağımsız bir bakteri olarak başladığı için, bu organellerin iki hücre zarı vardır: Dış zar, bakteriyi saran hücreden kalmıştır ve iç zar, bakterinin orijinal zarıdır. Dış zarı bir hediyenin üzerindeki ambalaj kağıdı ve iç zarı oyuncağın orijinal olarak geldiği kutu olarak düşünün. Fotosentez için en önemli alan, kutunun içi ile oyuncak thylakoids arasındaki alandır.
Kloroplastlar Piller Gibi Gradyanlarda Çalışır
Bir kloroplastın çift zarı, dört farklı alana sahip iki bölücü oluşturur - hücrenin dışındaki boşluk; hücre içindeki sitoplazma; kloroplastın içindeki ancak tilakoidin dışındaki stroma (diğer bir deyişle iç ve dış zarlar, ambalaj kağıdı ve kutu arasındaki boşluk); ve tilakoid boşluk - temelde orijinal bakterinin içinde. Tilakoidlerin kendileri zarlarla kaplı küçük poşet yığınlarıdır - aslında zarlarıyla tanımlanırlar. Bu zarlar, şeylerin boşluklar arasında uçup gitmesine izin vermeyen bölücülerdir, kloroplastın belirli alanlarda elektrik yüklü parçacıkları biriktirmesine ve bunları belirli kanallar aracılığıyla bir boşluktan diğerine taşımasına izin verir.
Virginia, Farmville'deki Longwood Üniversitesi Biyoloji ve Çevre Bilimleri Bölümü'nde doçent olan Brandon Jackson, "Piller böyle çalışır" diyor . "Pilin bir ucuna çok fazla negatif elektron koymak, diğer ucuna da çok fazla pozitif yük koymak enerji gerektirir. İki ucu bir telle bağlarsanız, elektronlar GERÇEKTEN aşağı akıp elektro- Aralarındaki kimyasal gradyan. O kadar çok akmak istiyorlar ki, o telin üzerine bir ampul, motor veya bilgisayar çipi gibi bir şey koyarsanız, ilerledikçe ilerleyecek ve hareket ettikçe kendilerini faydalı hale getirecekler. Yapmazlarsa ' Yararlı bir şey yapmayın, hareket yine de enerjiyi serbest bırakacaktır, ancak aynı ısı gibi. "
Jackson'a göre, bir bitki hücresinde pil yapmak için, bir enerji kaynağı ve gradyanlar oluşturmak ve sürdürmek için bazı bölücüler olması gerekir. Degradenin düzleşmesine izin verilirse, onu oluşturmak için kullanılan enerjinin bir kısmı kaçar. Bu nedenle, kloroplast pil durumunda, bitki güneşten enerji aldığında ve tilakoidleri örten zarlar koparılmış farklı hidrojen iyonları (protonlar) konsantrasyonları arasında bölücü görevi gördüğünde bir elektro-kimyasal gradyan oluşur. bazı su molekülleri.
Enerjiyi Takip Edin
Bir kloroplastın içinde çok fazla kimya gerçekleşiyor, ancak kimyanın sonucu, güneş ışığının depolanan enerjiye dönüştürülmesidir - temelde bir pilin oluşturulması.
Öyleyse, enerjiyi takip edelim:
Güneş bir yaprağın üzerinde parlıyor. Bu güneş enerjisi, yapraktaki su moleküllerinin içindeki elektronları uyarır ve uyarılmış elektronlar çok fazla geri döndüğünden, su moleküllerindeki hidrojen ve oksijen atomları parçalanır ve bu uyarılmış elektronları fotosentezin ilk aşamasına - enzimlerin, proteinlerin bir araya toplanması - başlatır. ve suyu parçalayan, hidrojen iyonları (pilde kullanılacak protonlar ve bitki çöpü olarak havaya çıkacak oksijen gazı) üreten fotosistem II adı verilen pigmentler .
Bu enerjilenmiş elektronlar, bu enerjiyi, hidrojen iyonlarını, zarlar arasındaki boşluktan tilakoid boşluğa götüren iyon pompalarına güç sağlamak için kullanan diğer bazı zara bağlı proteinlere aktarılır; bu, fotosentezin tüm ışığa bağlı reaksiyonlarının gerçekleştiği yerdir. Fotosistemler ve elektron pompaları tilakoid zarların yüzeylerini kaplayarak, hidrojen iyonlarını stromadan (tilakoid ile iç zar arasındaki sıvı boşluk) tilakoid keselerin yığınlarına ve yığınlarına pompalar - ve bu iyonlar gerçekten bunlardan kurtulmak ister. elektrokimyasal gradyanı oluşturan şey thylakoids. Bu şekilde, dışarı çıktığınızda yüzünüzde parlayan ışık enerjisi, kablosuz kulaklıklarınızı çalıştıranlar gibi bir tür pile dönüştürülür.
Bu noktada, pilin ürettiği enerjinin geçici olarak depolanmasını düzenleyen fotosistem I devralır. Artık elektronun gradyan boyunca hareket etmesine izin verildiğine göre, çok daha rahattır, bu yüzden onu yeniden enerjilendirmek için biraz ışığı emer ve bu enerjiyi onu kullanan özel bir enzime, elektronun kendisine ve yedek bir protona aktarır. Daha sonra glikoz yapımında kullanılacak olan kimyasal enerjinin kısa süreli depolanmasını sağlayan enerji taşıyan bir molekül olan NADPH'yi yapmak.
Bu noktada, ışık enerjisi iki yerde artık: Bu NADPH depolanır ve Tilakoid içinde hidrojen iyonu konsantrasyonu farkı elektro-kimyasal gradyan olarak hemen dışında bu stromada göre.
Jackson, "Ancak tilakoidin içindeki yüksek hidrojen iyonu bozunmak istiyor - parçalanması gerekiyor " diyor. "Gradyanlar 'organizasyonu' temsil eder - esasen entropinin zıttıdır . Ve termodinamik bize entropinin her zaman artmaya çalışacağını söyler, bu da bir gradyanın parçalanması gerektiği anlamına gelir. Yani, her tilakoidin içindeki hidrojen iyonları, eşitlemek için gerçekten kaçmak ister. İç zarın her iki tarafındaki konsantrasyonları dışarıda bırakın. Ancak yüklü parçacıklar bir fosfolipid çift katmandan geçemezler - tıpkı elektronların pilin bir tarafından yapmak için bir tele ihtiyaç duyması gibi, içinden geçmek için bir tür kanala ihtiyaçları vardır. diğerine."
Yani, tıpkı o telin üzerine bir elektrik motoru takıp elektronların bir arabayı sürmesini sağlayabileceğiniz gibi, hidrojen iyonlarının içinden geçtiği kanal da bir motordur. Bu protonlar, bir hidroelektrik barajından yükselen bir eğimden aşağı akan su gibi kendilerine sağlanan kanaldan akarlar ve bu hareket, başka bir kısa vadeli enerji depolama biçimi olan ATP'yi oluşturan bir reaksiyon oluşturmak için yeterli enerjiyi üretir.
Şimdi orijinal ışık enerjisi, daha sonra kloroplast içindeki karanlık reaksiyonlarda ( Calvin Döngüsü veya karbon sabitleme döngüsü olarak da bilinir) faydalı olacak olan hem NADPH hem de ATP formunda kısa vadeli depolama kimyasal enerjisine dönüştürüldü. Bunların hepsi stromada aşağı iner çünkü bu sıvı NADPH, ATP ve karbondioksiti bitkiyi besleyen, solunuma yardımcı olan veya selüloz üretmek için kullanılan şekerlere dönüştürebilen bir enzim içerir.
Jackson, "Glikozdan yapılan selüloz gibi karmaşık organik moleküller yapmak için çok fazla enerji harcar ve hepsi güneşten gelir" diyor. "Enerjiyi takiben, ışık dalgası enerjisi olarak başlar, sonra uyarılmış elektron enerjisi, sonra elektrokimyasal gradyan enerjisi, sonra NADPH ve ATP şeklinde kimyasal enerji. Oksijen gazı solunur ve NADPH ve ATP, hücre içinde başka şeyler yapın - bunun yerine, her ikisi de diğer enzimlerin onları parçaladığı, bu enerjiyi çıkardığı ve glikoz ve diğer organik molekülleri oluşturmak için kullandığı karbon fiksasyon döngüsüne geçirilir.
Ve tüm bunlar, kloroplast adı verilen küçük bir organel sayesinde.
Şimdi Bu İlginç
Çünkü klorofil kırmızı ve mavi ışığı absorbe harika ama yeşil ışık absorbe etmez, yapraklar o ışığın rengi çünkü gözümüzün yeşil görünen o kapalı sıçrar.
