เกิดอะไรขึ้นเมื่อโมเลกุลคลอโรฟิลล์ดูดซับแสง

เนื้อหา

• เซลล์พืชเทียบกับเซลล์สัตว์
• บทบาทของการสังเคราะห์ด้วยแสง
• ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง
• เคมีของคลอโรฟิลล์
• Photoexcitation ของคลอโรฟิลล์

เมื่อคุณนึกถึงสาขาวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับวิธีที่พืชได้รับ "อาหาร" ของพวกเขาคุณมักจะพิจารณาชีววิทยาก่อน แต่ในความเป็นจริงมันเป็นฟิสิกส์ในการให้บริการทางชีววิทยาเพราะมันเป็นพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์ที่เริ่มเข้าเกียร์เป็นครั้งแรกและตอนนี้ยังคงมีอำนาจทุกชีวิตบนโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นน้ำตกการถ่ายโอนพลังงานที่ตั้งค่าในการเคลื่อนไหวเมื่อ โฟตอน ในการนัดหยุดงานบางส่วนของ คลอโรฟีลล์ อณู

บทบาทของโฟตอนใน การสังเคราะห์แสง จะถูกดูดซับโดยคลอโรฟิลล์ในลักษณะที่ทำให้อิเล็กตรอนในส่วนของโมเลกุลคลอโรฟิลล์กลายเป็น "ตื่นเต้น" ชั่วคราวหรือในสภาวะพลังงานที่สูงขึ้น เมื่อพวกเขาลอยกลับไปสู่ระดับพลังงานปกติพลังงานที่ปล่อยออกมาจะให้พลังงานในช่วงแรกของการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนั้นหากไม่มีคลอโรฟิลล์การสังเคราะห์ด้วยแสงไม่สามารถเกิดขึ้นได้

เซลล์พืชเทียบกับเซลล์สัตว์

พืชและสัตว์เป็นทั้งยูคาริโอต ด้วยเหตุนี้เซลล์ของพวกเขาจึงมีค่ามากกว่าขั้นต่ำที่เปลือยเปล่าทุกเซลล์จะต้องมี (เยื่อหุ้มเซลล์, ไรโบโซม, ไซโตพลาสซึมและ DNA) เซลล์ของพวกเขาอุดมไปด้วยพังผืด organellesซึ่งทำหน้าที่เฉพาะภายในเซลล์ หนึ่งในสิ่งเหล่านี้เป็นเอกสิทธิ์ของพืชและเรียกว่า chloroplast. มันอยู่ภายใน organelles รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเหล่านี้ที่เกิดการสังเคราะห์แสง

ภายในคลอโรพลาสต์มีโครงสร้างที่เรียกว่า thylakoids ซึ่งมีเยื่อหุ้มของตัวเอง ภายใน thylakoids เป็นที่ซึ่งโมเลกุลที่รู้จักกันในชื่อคลอโรฟิลล์กำลังรอคำแนะนำในรูปแบบของแสงแฟลชตามตัวอักษร
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความคล้ายคลึงและความแตกต่างระหว่างเซลล์พืชและเซลล์สัตว์

บทบาทของการสังเคราะห์ด้วยแสง

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการแหล่งคาร์บอนเพื่อเป็นเชื้อเพลิง สัตว์สามารถรับของพวกเขาได้ง่ายเพียงแค่กินและรอให้เอนไซม์ย่อยอาหารและเซลลูลาร์เปลี่ยนเป็นโมเลกุลกลูโคส แต่พืชจะต้องรับคาร์บอนผ่านใบของพวกเขาในรูปแบบของ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ในบรรยากาศ

บทบาทของการสังเคราะห์ด้วยแสงคือการเรียงลำดับของพืชที่จับได้ถึงจุดเดียวกันการพูดการเผาผลาญอาหารที่สัตว์ทันทีที่พวกเขาได้สร้างกลูโคสจากอาหารของพวกเขา ในสัตว์นี้หมายถึงการทำให้โมเลกุลที่ประกอบด้วยคาร์บอนหลายชนิดมีขนาดเล็กลงก่อนที่จะถึงเซลล์ แต่ในพืชหมายถึงการสร้างโมเลกุลที่ประกอบด้วยคาร์บอน ที่มีขนาดใหญ่ และภายในเซลล์

ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง

ในชุดแรกของปฏิกิริยาที่เรียกว่า ปฏิกิริยาแสง เนื่องจากต้องการแสงโดยตรงเอ็นไซม์ที่เรียกว่า Photosystem I และ Photosystem II ในเมมเบรน thylakoid จะถูกใช้เพื่อแปลงพลังงานแสงสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุล ATP และ NADPH ในระบบขนส่งอิเล็กตรอน
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

ในสิ่งที่เรียกว่า ปฏิกิริยามืดซึ่งไม่ต้องการหรือไม่ถูกรบกวนด้วยแสงพลังงานที่เก็บเกี่ยวใน ATP และ NADPH (เนื่องจากไม่มีสิ่งใดที่ "เก็บ" แสงโดยตรง) ใช้เพื่อสร้างกลูโคสจากคาร์บอนไดออกไซด์และแหล่งคาร์บอนอื่น ๆ ในพืช

เคมีของคลอโรฟิลล์

พืชมีเม็ดสีมากมายนอกเหนือไปจากคลอโรฟิลล์เช่นไฟโตเซอร์ริทรินและแคโรทีนอยด์ อย่างไรก็ตามคลอโรฟิลล์มี porphyrin โครงสร้างวงแหวนคล้ายกับหนึ่งในโมเลกุลของฮีโมโกลบินในมนุษย์ แหวนคลอโรฟีลล์ porphyrin ประกอบด้วยธาตุแมกนีเซียมแม้ว่าที่ปรากฏเหล็กในเฮโมโกลบิน

คลอโรฟิลจะดูดซับแสงในส่วนสีเขียวของส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมแสงซึ่งในทุกช่วงมีช่วงประมาณ 350 ถึง 800 พันล้านส่วนของเมตร

Photoexcitation ของคลอโรฟิลล์

ในแง่หนึ่งตัวรับแสงของพืชจะดูดซับโฟตอนและใช้เพื่อเตะอิเล็กตรอนที่เข้าสู่ภาวะตื่นตัวที่ตื่นเต้นทำให้พวกมันวิ่งหนีขึ้นบันได ในที่สุดอิเล็กตรอนใกล้เคียงใน "บ้าน" คลอโรฟิลล์ใกล้เคียงก็เริ่มวิ่งไปรอบ ๆ เช่นกัน ขณะที่พวกเขากลับเข้าสู่งีบหลับพวกเขากลับลงมาชั้นล่างเพื่อให้น้ำตาลถูกสร้างผ่านกลไกที่ซับซ้อนซึ่งดักจับพลังงานจากการก้าวเท้าของพวกเขา

เมื่อพลังงานถูกถ่ายโอนจากโมเลกุลคลอโรฟิลล์หนึ่งไปยังพลังงานที่อยู่ติดกันสิ่งนี้เรียกว่าการถ่ายโอนพลังงานเรโซแนนซ์หรือ exciton โอน.