Хотя сахарная глюкоза используется для производства энергии, у нее есть и другие цели. Например, растения используют глюкозу в качестве строительного блока для создания крахмала для длительного хранения энергии и целлюлозы для создания структур.
Наиболее распространенная молекула, используемая для фотосинтеза хлорофилл. Растения зеленые, потому что их клетки содержат большое количество хлорофилла. Хлорофилл поглощает солнечную энергию, которая управляет реакцией между углекислым газом и водой. Пигмент выглядит зеленым, потому что он поглощает синюю и красную волны, отражая зеленый цвет.
Хлорофилл - это не отдельная молекула пигмента, а скорее семейство связанных молекул, которые имеют сходную структуру. Существуют и другие молекулы пигмента, которые поглощают / отражают свет различной длины волны.
Растения кажутся зелеными, потому что их самый распространенный пигмент - хлорофилл, но иногда вы можете увидеть другие молекулы. Осенью листья производят меньше хлорофилла при подготовке к зиме. Поскольку производство хлорофилла замедляется,
листья меняют цвет. Вы можете видеть красный, фиолетовый и золотой цвета других фотосинтетических пигментов. Водоросли обычно также отображают другие цвета.Митохондрии выполняют аэробное клеточное дыхание, которое использует кислород для производства аденозинтрифосфата (АТФ). Разрушение одной или нескольких фосфатных групп от молекулы высвобождает энергию в форме, которую могут использовать растительные и животные клетки.
Хлоропласты содержат хлорофилл, который используется в процессе фотосинтеза для производства глюкозы. Хлоропласт содержит структуры, называемые грана и строма. Грана напоминает стопку блинов. В совокупности Грана образуют структура называется тилакоид. На гранах и тилакоидах происходят светозависимые химические реакции (с участием хлорофилла). Жидкость вокруг граны называется стромой. Это где свет независимые реакции. Независимые от света реакции иногда называют «темными реакциями», но это просто означает, что свет не требуется. Реакции могут происходить в присутствии света.
Глюкоза - простой сахар, но это большая молекула по сравнению с углекислым газом или водой. Для получения одной молекулы глюкозы и шести молекул кислорода требуется шесть молекул углекислого газа и шесть молекул воды. сбалансированное химическое уравнение для общей реакции это:
И фотосинтез, и клеточное дыхание дают молекулы, используемые для получения энергии. Однако при фотосинтезе образуется сахар глюкоза, которая является молекулой накопления энергии. Клеточное дыхание принимает сахар и превращает его в форму, которую могут использовать растения и животные.
Фотосинтез требует углекислого газа и воды, чтобы сделать сахар и кислород. Клеточное дыхание использует кислород и сахар для выделения энергии, углекислого газа и воды.
Растения и другие фотосинтезирующие организмы выполняют оба набора реакций. В дневное время большинство растений берут углекислый газ и выделяют кислород. Днем и ночью растения используют кислород для выделения энергии из сахара и выделения углекислого газа. У растений эти реакции не равны. Зеленые растения выделяют гораздо больше кислорода, чем используют. Фактически, они ответственны за воздухопроницаемую атмосферу Земли.
Организмы, которые используют свет для энергии, необходимой для приготовления пищи, называются производители. Напротив, потребители Существа, которые едят производителей, чтобы получить энергию. В то время как растения являются наиболее известными производителями, водоросли, цианобактерии и некоторые протисты также производят сахар путем фотосинтеза.
Большинство людей знают водоросли и некоторые одноклеточные организмы являются фотосинтезирующими, но знаете ли вы некоторые многоклеточные животные, тоже? Некоторые потребители выполняют фотосинтез в качестве вторичного источника энергии. Например, вид морского слизняка (Elysia chlorotica) крадет фотосинтетические хлоропласты органелл из водорослей и помещает их в свои собственные клетки. Пятнистая саламандра (Ambystoma maculatum) имеет симбиотические отношения с водорослями, используя дополнительный кислород для снабжения митохондрий. Восточный шершень (Vespa orientalis) использует пигментный ксантоперин для преобразования света в электричество, которое он использует в качестве своего рода солнечного элемента для питания ночной активности.
Общая реакция описывает вход и выход фотосинтеза, но растения используют различные наборы реакций для достижения этого результата. Все растения используют два основных пути: светлые реакции и темные реакции (Цикл Кальвина).
«Нормальный» или C3 фотосинтез происходит, когда растения имеют много доступной воды. Этот набор реакций использует фермент RuBP карбоксилаза реагирует с диоксидом углерода. Процесс очень эффективен, потому что светлые и темные реакции могут происходить одновременно в растительной клетке.
В С4 При фотосинтезе фермент PEP-карбоксилаза используется вместо RuBP-карбоксилазы. Этот фермент полезен, когда воды может быть мало, но все фотосинтетические реакции не могут происходить в одних и тех же клетках.
В Cassulacean-кислотного обмена или CAM фотосинтезУглекислый газ поступает в растения только ночью, где он хранится в вакуолях для обработки в течение дня. CAM-фотосинтез помогает растениям сохранять воду, потому что устьица листьев открыта только ночью, когда она холоднее и влажнее. Недостатком является то, что растение может вырабатывать глюкозу только из накопленного углекислого газа. Поскольку производится меньше глюкозы, растения пустыни с использованием фотосинтеза САМ имеют тенденцию расти очень медленно.
Растения являются волшебниками в плане фотосинтеза. Вся их структура построена для поддержки процесса. Корни растения предназначены для поглощения воды, которая затем транспортируется специальной сосудистой тканью, называемой ксилемой, поэтому она может быть доступна в фотосинтетическом стебле и листьях. Листья содержат специальные поры, называемые устьицами, которые контролируют газообмен и ограничивают потерю воды. Листья могут иметь восковое покрытие, чтобы минимизировать потери воды. У некоторых растений есть шипы, способствующие конденсации воды.
Большинство людей знают, что фотосинтез высвобождает кислород, необходимый животным для жизни, но другой важный компонент реакции является углеродной фиксацией. Фотосинтетические организмы удаляют углекислый газ из воздуха. Углекислый газ превращается в другие органические соединения, поддерживающие жизнь. В то время как животные выдыхают углекислый газ, деревья и водоросли действуют как поглотитель углерода, удерживая большую часть элемента в воздухе.