광합성은 식물이 햇빛을 화학 에너지로 변환하는 데 사용되는 과정으로 식물의 성장에 연료를 공급하는 데 사용될 수 있습니다. 이 과정은 태양에 의해 연료를 공급 받고 식물의 잎의 엽록체로 구동됩니다. 이 과정은 태양의 빛 에너지가 물 분자를 산소와 수소로 분해하는 것으로 시작합니다. 산소는 공기로 방출되고 수소는 이산화탄소를 포도당으로 전환하는 데 사용됩니다. 이는 식물의 식품입니다.
식물은 다른 모든 유기체와 마찬가지로 살고 자라며 수리하려면 에너지가 필요합니다. heterotrophs - 와 달리 에너지를 합성하기 위해 음식을 섭취하는 동물 - 식물 또는 autotrophs 자립적입니다. 주변에서 사용할 수있는 자원을 사용하여 자신의 음식과 에너지를 만들 수 있습니다. 자원에는 햇빛, 물 및 이산화탄소가 포함되며,이 놀라운 과정은 광합성이라고합니다.
이 과정은 photo 로 알려져 있습니다 합성 물과 이산화탄소는 음식을 요리하는 데 필요한 주요 성분이지만 스토브를 점화시키는 것은 가벼우 며 햇빛은 지구를 비추는 가장 풍부한 빛입니다.
광자의 에너지를 사용한 광합성 유기체 ( photo-) , 자체 음식을 만듭니다 (- 합성 ).
광 시스템
식물은 본질적으로 매우 효율적인 태양 전지판입니다. 그것은 가능한 한 많은 햇빛을 흡수하고 흡수하도록 진화 한 분자 구조로 가득 차 있습니다.
이 구조는 엽록체라고 불리는 세포의 별도의 구획에 있습니다. 엽록체 내부에는 Grana라는 디스크의 작은 탑이 있으며 각 디스크는 thylakoid라고합니다. thylakoids의 막 또는 안감에는 다양한 빛 흡수 분자의 밀집된 그리드, 가장 주목할만한 엽록소가 있습니다. 다른 안료와 마찬가지로 안료는 특정 파장의 빛을 흡수하고 나머지를 반영합니다.
이것은 안료 나 색상이 방사되는 방식입니다. 식물의 대부분은 (엽록소의 풍부함) 우리가 녹색과 연관시키는 파장을 반영하고 빨간색과 청색 구역에 떨어지는 파장을 흡수하기 때문에 녹색입니다. 그러나 가시 스펙트럼에서 다른 파장을 흡수하는 다른 안료가 있습니다. 카로티노이드는 주황색, 노란색 및 적색 파장을 반사하는 파란색에서 녹색 파장을 흡수하는 안료입니다.
그렇기 때문에 가을에는 엽록소가 오렌지에서 빨간색으로 잎을 찍는 이유입니다. 일부 심해 조류 (Rhodophyta)는 피코 에리트 린 (Phycoerythrin)과 피코 시아닌 (Phycocyanin)이라는 광합성 안료로 인해 붉은 색으로 붉은 색으로 푸른 영역에서 녹색 영역을 흡수하고 뒤로 붉은 파장을 반사합니다.
thylakoid 막에 내장 된 엽록소 분자. (사진 크레딧 :Ollin / Wikimedia Commons)
이 안료는 광 시스템이라는 더 큰 단백질 기계의 일부입니다. 식물에는 광 시스템 I (PSI)과 광 시스템 II (PSII)의 두 가지 광 시스템이 있으며, 각각의 주요 엽록소 분자는 다른 액세서리 안료와 함께 내장되어 있습니다. 이 액세서리 안료는 광 에너지를 수집하여 주요 엽록소 분자에 전달합니다. 광 시스템은 엽록체의 주요 조명 수확 기계로서 광 에너지를 식품을 만들기 위해 사용할 수있는 화학 에너지로 빛을 변환합니다. 일부 조류와 광합성 박테리아에는 단일 광 시스템 만 있습니다.
태양 에너지는 엽록체에 의해 사용되어 물과 이산화탄소의 두 반응물 사이의 화학 반응을 유발하는 데 사용됩니다.
프로세스
식물은 삼투를 통해 뿌리에서 물을 얻습니다. 그곳에서 물은 줄기를 통해 올라가고 광합성 이외의 다른 과정을 요구하는 식물의 모든 부분으로 운송됩니다.
증발로 인해 식물이 건조되지 않도록하기 위해 약 4 억년 전에 Stomata라는 특수 모공을 진화 시켰습니다. Stomata는 산소 및 이산화탄소와 같은 가스를 교환하면서 호흡 할 수있었습니다. 그러나 모공의 결정적인 발달은 불필요하게 물을 잃는 비용으로
Stomata는 동물에 의해 숨을 내쉬는 이산화탄소를 흡입하여 햇빛이있을 때 물과 반응하여 설탕 (포도당)을 생성합니다. 그러나 반응은 두 부분으로 전개됩니다.
식물에서 광합성의 개략도. 생산 된 탄수화물은 식물에 저장되거나 사용됩니다 (사진 크레디트 :AT09kg / Wikimedia Commons)
첫 번째 부분은 빛 의존적이거나 간단하게 가벼운 반응이라고하며, 이는 빛이 물을 분해하여 산소 분자를 생성합니다. 이 분자는 우리가 호흡하는 것과 동일한 산소 분자입니다. 그들은 기공을 통해 숨을 내쉬고 공중으로 분산됩니다. 안료에 의해 흡수 된 광 에너지는 단순히 열로 소산되거나 다른 형태의 에너지로 변환 될 수 있습니다. 우리는 식물에서 후자를 목격합니다. 광 반응은 태양 에너지를 화학 에너지로 변환합니다. 반응은 또한 ATP (아데노신 트리 포스페이트) 및 후속 대사 과정을위한 에너지 공급원이되는 유기 화합물 인 NADP+ (니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 포스페이트)를 생성한다.
.PSII에서 빛이 분해 될 때. 이것은 2 개의 양성자 (H+) 및 산소와 PSII에서 엽록소 A가 수용하는 2 개의 에너지 전자를 방출합니다. 이들 전자는 시토크롬 BF와 같은 다른 중간 단백질 구조로 PSII에서 PSI로 전달된다. 그곳 에서이 두 전자는 광 시스템의 엽록소에 의해 포착 된 빛 에너지로 인해 PSI에서 활력을 얻습니다. 이 전자는 NADP+에서 NADPH를 만드는 데 깔때기입니다.
이러한 에너지 전자를 통과하는 동안, 양성자 (H+)는 thylakoid 외부에서 내부로 가져 갔다. 이것은 외부보다 더 많은 H+의 구배를 만듭니다. 이것은 전기 화학적 그라디언트는 ATP의 생산에 연료를 공급합니다. 이것은 ATP 신타 제라는 단백질 기계 때문에 발생합니다. 내부에서 H+는 ATP 신타 제를 통과하여 외부로 돌아갈 수 있습니다. H+가 ATP 신타 제를 통과하면 ADP를 ATP로 변환합니다. 이것이 밝고 물이 세포를위한 에너지를 만드는 방법입니다.
이러한 과정 중 하나는 반응 자체의 다음 부분입니다. 두 가지 에너지 원은 빛 독립적이거나 어두운 반응을 불러 일으킨다. 에너지는 이산화탄소 분자를 분해하고 성분을 재구성하여 포도당 분자를 형성합니다. 그런 다음 엽록체는 포도당을 분해하여 에너지를 수확합니다. 동물 세포의 미토콘드리아가 소비하는 음식을 분해하여 에너지를 생산하는 방법. 두 반응의 조합으로서의 광합성은이 표현으로 요약 될 수있다 :
그러나 식물이 광합성을 통해 ATP를 생산할 수 있다면 왜 호흡해야합니까? 첫째, 광합성은 빛을 제공하기 위해 주위에 태양이있을 때만 발생할 수 있습니다. 빛이 없을 때 식물은 여전히 에너지가 필요합니다. 둘째, 포도당은 세포에 중요한 분자입니다. DNA, RNA, 단백질 및 지방과 같은 다른 많은 생체 분자를 만들기 위해 분해되거나 구축 될 수 있습니다.
이런 식으로, 우리는 식물과 깊고 없어서는 안될 공생 관계를 공유합니다. 부산물은 식물에 의해 숨을 내쉬는 폐기물 제품이 우리에게 생명을주는 반면, 우리가 숨을 내쉬는 이산화탄소 인 탄소는 식물에 생명을줍니다. 미국 생물 학자이자 내가 가장 좋아하는 과학 커뮤니케이터 중 한 명인 Lynn Margulis는이 무해한 호흡, 영성을 불렀습니다.
그러나 그녀는“대기에서 가스 교환에서 연결이 멈추지 않는다… 우리가 공간과 시간을 통해 연결되어 있다는 사실은 우리가 사실을 표현하는 방법에 관계없이 인생이 단일 현상임을 보여줍니다.”
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