Contente
- Células vegetais vs. células animais
- O papel da fotossíntese
- As reações da fotossíntese
- Química da clorofila
- Fotoexcitação de clorofila
Quando você pensa no ramo da ciência envolvido em como as plantas obtêm seu "alimento", você provavelmente considera a biologia primeiro. Mas, na realidade, é a física a serviço da biologia, porque é a energia luminosa do sol que entrou em ação e agora continua a alimentar toda a vida no planeta Terra. Especificamente, é uma cascata de transferência de energia acionada quando fótons em partes de ataque leve de um clorofila molécula.
O papel dos fótons na fotossíntese deve ser absorvido pela clorofila de uma maneira que faça com que os elétrons de uma porção da molécula da clorofila se tornem temporariamente "excitados" ou em um estado de energia mais alto. À medida que voltam ao seu nível de energia habitual, a energia que liberam alimenta a primeira parte da fotossíntese. Assim, sem clorofila, a fotossíntese não poderia ocorrer.
Células vegetais vs. células animais
Plantas e animais são eucariotos. Como tal, suas células têm muito mais do que o mínimo que todas as células devem ter (uma membrana celular, ribossomos, citoplasma e DNA). Suas células são ricas em membranas organelas, que executam funções especializadas na célula. Um deles é exclusivo das plantas e é chamado de cloroplasto. É nessas organelas oblongas que ocorre a fotossíntese.
Dentro dos cloroplastos existem estruturas chamadas tilacóides, que possuem membrana própria. Dentro dos tilacóides, é onde fica a molécula conhecida como clorofila, em certo sentido aguardando instruções na forma de um flash literal de luz.
Leia mais sobre as semelhanças e diferenças entre células vegetais e animais.
O papel da fotossíntese
Todos os seres vivos precisam de uma fonte de carbono para combustível. Os animais podem adquiri-los simplesmente comendo e esperando que suas enzimas digestivas e celulares transformem o problema em moléculas de glicose. Mas as plantas devem absorver carbono através de suas folhas, na forma de gás carbônico (CO2) na atmosfera.
O papel da fotossíntese é coletar plantas até o mesmo ponto, metabolicamente falando, de que os animais geram glicose a partir de seus alimentos ao mesmo tempo. Nos animais, isso significa diminuir várias moléculas que contêm carbono antes que elas atinjam as células, mas nas plantas, significa criar moléculas que contêm carbono maior e dentro das células.
As reações da fotossíntese
No primeiro conjunto de reações, chamado de reações de luz Por exigir luz direta, as enzimas chamadas Fotossistema I e Fotossistema II na membrana tilacóide são usadas para converter energia luminosa para a síntese de moléculas de ATP e NADPH, em um sistema de transporte de elétrons.
Leia mais sobre a cadeia de transporte de elétrons.
No chamado reações sombrias, que não exigem nem são perturbados pela luz, a energia colhida no ATP e no NADPH (como nada pode "armazenar" a luz diretamente) é usada para produzir glicose a partir do dióxido de carbono e de outras fontes de carbono na planta.
Química da clorofila
As plantas têm muitos pigmentos além da clorofila, como a ficereritrina e os carotenóides. A clorofila, no entanto, tem um porfirina estrutura do anel, semelhante a uma molécula de hemoglobina em humanos. O anel de porfirina da clorofila contém o elemento magnésio, no entanto, onde o ferro aparece na hemoglobina.
A clorofila absorve a luz na parte verde da seção visível do espectro da luz, que ao longo de toda a faixa de 350 a 800 bilionésimos de metro.
Fotoexcitação de clorofila
Em certo sentido, os receptores de luz das plantas absorvem os fótons e os usam para chutar os elétrons que estão cochilando em um estado de vigília excitada, levando-os a subir um lance de escadas. Eventualmente, os elétrons vizinhos nas "casas" próximas à clorofila também começam a correr. Quando eles se acomodam de volta em seus cochilos, suas corridas de volta para baixo permitem que o açúcar seja construído através de um mecanismo complexo que retém a energia de seus passos.
Quando a energia é transferida de uma molécula de clorofila para uma molécula adjacente, isso é chamado transferência de energia de ressonância, ou exciton transferir.