5.1: Maelezo ya jumla ya usanisinuru
- Page ID
- 174222
Viumbe hai vyote duniani vinajumuisha seli moja au zaidi. Kila kiini huendesha nishati ya kemikali inayopatikana hasa katika molekuli za kabohaidreti (chakula), na wengi wa molekuli hizi huzalishwa na mchakato mmoja: usanisinuru. Kupitia usanisinuru, viumbe fulani hubadilisha nishati ya jua (jua) kuwa nishati ya kemikali, ambayo hutumika kisha kujenga molekuli za kabohaidreti. Nishati inayotumiwa kushikilia molekuli hizi pamoja hutolewa wakati kiumbe kinavunja chakula. Viini kisha hutumia nishati hii kufanya kazi, kama vile kupumua kwa seli.
Nishati iliyounganishwa kutoka kwa photosynthesis inaingia katika mazingira ya sayari yetu kwa kuendelea na huhamishwa kutoka kwa kiumbe kimoja hadi nyingine. Kwa hiyo, moja kwa moja au pasipo moja kwa moja, mchakato wa photosynthesis hutoa nishati nyingi zinazohitajika na vitu vilivyo hai duniani. Photosynthesis pia husababisha kutolewa kwa oksijeni ndani ya angahewa. Kwa kifupi, kula na kupumua, wanadamu hutegemea karibu kabisa viumbe vinavyofanya usanisinuru.
DHANA KATIKA HATUA
Bofya kiungo kinachofuata ili ujifunze zaidi kuhusu usanisinuru.
Utegemezi wa jua na uzalishaji wa Chakula
Viumbe vingine vinaweza kutekeleza usanisinuru, ilhali wengine hawawezi. Autotroph ni kiumbe ambacho kinaweza kuzalisha chakula chake. Mizizi ya Kigiriki ya neno autotroph inamaanisha “binafsi” (auto) “feeder” (troph). Mimea ni autotrophs inayojulikana zaidi, lakini wengine hupo, ikiwa ni pamoja na aina fulani za bakteria na mwani (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Oceanic mwani kuchangia kiasi kikubwa cha chakula na oksijeni kwa minyororo ya chakula duniani. Mimea pia ni photoautotrophs, aina ya autotroph inayotumia jua na kaboni kutoka dioksidi kaboni ili kuunganisha nishati ya kemikali kwa namna ya wanga. Viumbe vyote vinavyofanya photosynthesis vinahitaji jua.
Heterotrofs ni viumbe wasioweza usanisinuru ambao ni lazima kwa hiyo kupata nishati na kaboni kutokana na chakula kwa kuteketeza viumbe vingine. Mizizi ya Kigiriki ya neno heterotrophi inamaanisha “nyingine” (hetero) “feeder” (troph), maana yake ni kwamba chakula chao kinatokana na viumbe vingine. Hata kama kiumbe cha chakula ni mnyama mwingine, chakula hiki huonyesha asili yake nyuma ya autotrophs na mchakato wa photosynthesis. Binadamu ni heterotrofs, kama wanyama wote. Heterotrophs hutegemea autotrophs, ama moja kwa moja au kwa moja kwa moja. Kulungu na mbwa mwitu ni heterotrofs. Kulungu hupata nishati kwa kula mimea. Mbwa mwitu anayekula kulungu hupata nishati ambayo awali ilitoka kwenye mimea iliyoliwa na kulungu huyo. Nishati katika mmea ilitoka kwa photosynthesis, na kwa hiyo ni autotroph pekee katika mfano huu (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Kwa kutumia hoja hii, vyakula vyote vinavyoliwa na wanadamu pia vinaunganisha nyuma kwa autotrophs zinazofanya usanisinuru.
BIOLOJIA KATIKA ACTION: Photosynthesis katika duka
Maduka makubwa ya vyakula nchini Marekani yanapangwa katika idara, kama vile maziwa, nyama, mazao, mkate, nafaka, na kadhalika. Kila aisle ina mamia, ikiwa sio maelfu, ya bidhaa tofauti kwa wateja kununua na kula (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).
Ingawa kuna aina kubwa, kila kitu kinaunganisha kwenye usanisinuru. Nyama na bidhaa za maziwa huunganisha usanisinuru kwa sababu wanyama walilishwa vyakula vya mimea. Mikate, nafaka, na pasta huja kwa kiasi kikubwa kutokana na nafaka, ambazo ni mbegu za mimea ya photosynthetic. Nini kuhusu desserts na vinywaji? Bidhaa hizi zote zina sukari—molekuli ya msingi ya kabohaidreti zinazozalishwa moja kwa moja kutoka usanisinuru. Uunganisho wa photosynthesis unatumika kwa kila mlo na kila chakula ambacho mtu hutumia.
Miundo kuu na Muhtasari wa usanisinuru
Photosynthesis inahitaji jua, dioksidi kaboni, na maji kama kuanzia reactants (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Baada ya mchakato kukamilika, photosynthesis hutoa oksijeni na huzalisha molekuli za kabohaidreti, kawaida Molekuli hizi za sukari zina nishati ambazo vitu vilivyo hai vinahitaji kuishi.
Athari tata ya photosynthesis inaweza kuwa muhtasari na equation kemikali inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{5}\).
Ingawa equation inaonekana rahisi, hatua nyingi zinazofanyika wakati wa usanisinuru ni kweli ngumu kabisa, kama kwa njia ambayo mmenyuko muhtasari wa kupumua kwa seli kuwakilishwa athari nyingi za mtu binafsi. Kabla ya kujifunza maelezo ya jinsi photoautotrophs inavyogeuza jua kuwa chakula, ni muhimu kuwa na ujuzi na miundo ya kimwili inayohusika.
Katika mimea, photosynthesis hufanyika hasa katika majani, ambayo yanajumuisha tabaka nyingi za seli na zina tofauti za pande za juu na za chini. Mchakato wa photosynthesis hutokea si juu ya tabaka za uso wa jani, lakini badala ya safu ya kati inayoitwa mesophyll (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)). Kubadilishana gesi ya dioksidi kaboni na oksijeni hutokea kupitia fursa ndogo, zinazodhibitiwa zinazoitwa stomata.
Katika eukaryotes zote za autotrophic, photosynthesis hufanyika ndani ya organelle inayoitwa chloroplast. Katika mimea, seli zenye chloroplast zipo katika mesophyll. Chloroplasts ina utando wa mara mbili (ndani na nje). Ndani ya kloroplast ni utando wa tatu ambao huunda miundo yenye umbo la diski inayoitwa thylakoids. Iliyoingia kwenye membrane ya thylakoid ni molekuli ya chlorophyll, rangi (molekuli inayochukua mwanga) kwa njia ambayo mchakato mzima wa photosynthesis huanza. Chlorophyll ni wajibu wa rangi ya kijani ya mimea. Mbinu ya thylakoid inafunga nafasi ya ndani inayoitwa nafasi ya thylakoid. Aina nyingine za rangi zinahusika pia katika usanisinuru, lakini klorophyll kwa mbali ni muhimu zaidi. Kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{6}\), stack ya thylakoids inaitwa granum, na nafasi inayozunguka granum inaitwa stroma (sio kuchanganyikiwa na stomata, fursa kwenye majani).
UHUSIANO WA S
Siku ya moto, kavu, mimea hufunga stomata yao ili kuhifadhi maji. Hii itakuwa na athari gani juu ya photosynthesis?
Sehemu mbili za usanisinuru
Photosynthesis hufanyika katika hatua mbili: athari za tegemezi za mwanga na mzunguko wa Calvin. Katika athari za kutegemea mwanga, ambazo hufanyika kwenye membrane ya thylakoid, chlorophyll inachukua nishati kutoka jua na kisha huibadilisha kuwa nishati ya kemikali na matumizi ya maji. Athari za kutegemea mwanga hutoa oksijeni kutoka hidrolisisi ya maji kama byproduct. Katika mzunguko wa Calvin, unaofanyika katika stroma, nishati ya kemikali inayotokana na athari za kutegemea mwanga huendesha wote kukamata kaboni katika molekuli ya dioksidi kaboni na mkusanyiko unaofuata wa molekuli za sukari. Athari mbili hutumia molekuli za carrier kusafirisha nishati kutoka kwa moja hadi nyingine. Wafanyabiashara ambao huhamisha nishati kutoka kwa athari za kutegemea mwanga kwa athari za mzunguko wa Calvin zinaweza kufikiriwa kama “kamili” kwa sababu huleta nishati. Baada ya nishati kutolewa, flygbolag za nishati “tupu” zinarudi kwenye athari za tegemezi za mwanga ili kupata nishati zaidi.
Muhtasari
Mchakato wa photosynthesis ulibadilisha maisha duniani. Kwa kuunganisha nishati kutoka jua, photosynthesis iliruhusu vitu vilivyo hai kufikia kiasi kikubwa cha nishati. Kwa sababu ya usanisinuru, vitu viishivyo vilipata upatikanaji wa nishati ya kutosha, na kuwaruhusu kufuka miundo mipya na kufikia viumbe hai ambavyo ni dhahiri leo.
Viumbe fulani tu, vinavyoitwa autotrophs, vinaweza kufanya usanisinuru; wanahitaji uwepo wa chlorophyll, rangi maalumu ambayo inaweza kunyonya mwanga na kubadilisha nishati ya mwanga kuwa nishati ya kemikali. Usanisinuru hutumia dioksidi kaboni na maji kukusanyika molekuli za kaboni (kwa kawaida glucose) na hutoa oksijeni hewani. Autotrophs ya Eukaryotic, kama vile mimea na mwani, ina organelles inayoitwa chloroplasts ambayo photosynthesis hufanyika.
Sanaa Connections
Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Siku ya moto, kavu, mimea hufunga stomata yao ili kuhifadhi maji. Hii itakuwa na athari gani juu ya photosynthesis?
- Jibu
-
Ngazi za dioksidi kaboni (reactant) zitaanguka, na viwango vya oksijeni (bidhaa) zitafufuliwa. Matokeo yake, kiwango cha photosynthesis kitapungua.
faharasa
- autotroph
- kiumbe kinachoweza kuzalisha chakula chake
- klorofili
- rangi ya kijani kwamba captures nishati mwanga kwamba anatoa athari ya photosynthesis
- kloroplast
- organelle ambapo photosynthesis hufanyika
- granum
- stack ya thylakoids iko ndani ya chloroplast
- heterotroph
- kiumbe ambacho hutumia viumbe vingine kwa ajili ya chakula
- majibu ya tegemezi ya mwanga
- hatua ya kwanza ya photosynthesis ambapo mwanga unaoonekana unafyonzwa ili kuunda molekuli mbili za kubeba nishati (ATP na NADPH)
- mesophyll
- safu ya kati ya seli katika jani
- photoautotroph
- kiumbe kinachoweza kuunganisha molekuli zake za chakula (kuhifadhi nishati), kwa kutumia nishati ya mwanga
- rangi
- molekuli ambayo ina uwezo wa kunyonya nishati ya mwanga
- stoma
- ufunguzi ambao unasimamia kubadilishana gesi na udhibiti wa maji kati ya majani na mazingira; wingi: stomata
- stroma
- nafasi iliyojaa maji inayozunguka grana ndani ya chloroplast ambapo athari za mzunguko wa Calvin wa photosynthesis hufanyika
- thylakoid
- muundo wa utando wa diski ndani ya kloroplast ambapo athari za mwanga za usanisinuru hufanyika kwa kutumia chlorophyll iliyoingia kwenye membrane