Os cloroplastos são as células vegetais que fabricam energia
As estruturas do cloroplasto. Encyclopaedia Britannica / Getty Images p Voce conhece o sol, direito? É aquela bola gigante de gás em chamas que emite tanta energia que alimenta todos os organismos da Terra, começando com nossos amigos verdes, as plantas. O sol emite todo tipo de radiação eletromagnética, e as plantas usam a energia que aparece na forma de luz visível para realizar a natureza, processo de fotossíntese aparentemente mágico.
p A fotossíntese não é mágica, no entanto - é apenas o trabalho químico legal dessas pequenas estruturas celulares chamadas cloroplastos, um tipo de organela encontrada apenas em plantas e algas eucarióticas (eucariótica significa possuir um núcleo claramente definido) que captura a luz solar e converte essa energia em alimento para a planta.
Cloroplastos evoluíram de bactérias antigas
p Os cloroplastos funcionam muito como as mitocôndrias, outro tipo de organela encontrada em células eucarióticas responsáveis pela produção de energia, o que não é surpreendente, já que ambos evoluíram quando uma bactéria de muito tempo atrás foi envolvida - mas não digerida por! - uma bactéria maior. Resultou em uma espécie de cooperação forçada entre dois organismos que agora explicamos por meio de uma coisinha chamada "hipótese do endossimbionte". Tanto os cloroplastos quanto as mitocôndrias se reproduzem independentemente do resto da célula e têm seu próprio DNA.
p Os cloroplastos podem ser encontrados em qualquer parte verde da planta, e são basicamente uma bolsa dentro de outra (o que significa que há uma membrana dupla), que contém uma grande quantidade de pequenas bolsas (estruturas chamadas tilacóides) contendo um pigmento que absorve luz chamado clorofila, suspenso em algum fluido (denominado estroma).
p A chave para a magia fotossintética de um cloroplasto está em suas membranas. Porque um cloroplasto começou há muito tempo como uma bactéria independente com sua própria membrana celular, essas organelas têm duas membranas celulares:a membrana externa é deixada pela célula que envolveu a bactéria, e a membrana interna é a membrana original da bactéria. Pense na membrana externa como o papel de embrulho de um presente e na membrana interna como a caixa em que o brinquedo veio originalmente. O espaço mais importante para a fotossíntese é aquele entre o interior da caixa e o brinquedo - os tilacóides.
Os cloroplastos funcionam em gradientes, Como baterias
p A membrana dupla de um cloroplasto cria duas divisórias com quatro espaços distintos - o espaço fora da célula; o citoplasma dentro da célula; o estroma dentro do cloroplasto, mas fora do tilacóide (também conhecido como o espaço entre as membranas interna e externa, o papel de embrulho e a caixa); e o espaço tilacóide - basicamente dentro da bactéria original. Os próprios tilacóides são apenas pequenas pilhas de bolsas abordado em membranas - definidas por suas membranas, na verdade. Essas membranas são divisórias que não permitem que as coisas simplesmente cruzem entre os espaços, quer queira quer não, permitindo que o cloroplasto armazene partículas eletricamente carregadas em certas áreas e as mova de um espaço para outro através de canais específicos.
p "É assim que as baterias funcionam, "diz Brandon Jackson, professor associado do Departamento de Ciências Biológicas e Ambientais da Longwood University em Farmville, Virgínia. "É preciso energia para colocar muitos elétrons negativos em uma extremidade da bateria, e muitas cargas positivas do outro. Se você conectar as duas extremidades com um fio, os elétrons REALMENTE querem fluir para achatar o gradiente eletroquímico entre eles. Eles querem tanto fluir, que se você colocar algo ao longo desse fio como uma lâmpada, um motor ou um chip de computador, eles abrirão seu caminho e se tornarão úteis enquanto se movem. Se eles não fizerem algo útil, o movimento ainda vai liberar energia, mas tão quente quanto. "
p De acordo com Jackson, para fazer uma bateria em uma célula vegetal, deve haver uma fonte de energia e alguns divisores para criar e manter gradientes. Se o gradiente puder se achatar, parte da energia que foi usada para criá-lo escapa. Então, no caso da bateria de cloroplasto, um gradiente eletroquímico é criado quando a planta absorve a energia do sol e as membranas que cobrem os tilacóides atuam como divisores entre diferentes concentrações de íons de hidrogênio (prótons) que foram arrancados de algumas moléculas de água.
Siga a energia
p Há muita química acontecendo dentro de um cloroplasto, mas o resultado da química é a conversão da luz solar em energia armazenada - basicamente a criação de uma bateria.
p Então, vamos seguir a energia:
p O sol brilha em uma folha. Essa energia solar excita os elétrons dentro das moléculas de água da folha, e porque os elétrons excitados saltam muito, os átomos de hidrogênio e oxigênio nas moléculas de água se separam, lançar esses elétrons excitados para o primeiro estágio da fotossíntese - um conglomerado de enzimas, proteínas e pigmentos chamados fotossistema II, que decompõe a água, produzindo íons de hidrogênio (prótons que serão usados na bateria e gás oxigênio que vai flutuar no ar como lixo vegetal).
p Esses elétrons energizados são passados para algumas outras proteínas ligadas à membrana que usam essa energia para alimentar bombas de íons que escoltam os íons de hidrogênio do espaço entre as membranas para o espaço do tilacóide, que é onde ocorrem todas as reações dependentes de luz da fotossíntese. Fotossistemas e bombas de elétrons cobrem as superfícies das membranas tilacóides, bombeando os íons de hidrogênio do estroma (o espaço fluido entre o tilacóide e a membrana interna) para as pilhas e mais pilhas de bolsas de tilacóide - e esses íons realmente quero sair desses tilacóides, que é o que cria o gradiente eletroquímico. Desta forma, a energia da luz - aquela coisa que brilha em seu rosto quando você sai de casa - é convertida em uma espécie de bateria, como aqueles que executam seus fones de ouvido sem fio.
p Neste ponto, o fotossistema I assume, que providencia o armazenamento temporário da energia gerada pela bateria. Agora que o elétron foi autorizado a se mover ao longo do gradiente, é muito mais relaxado, então ele absorve um pouco de luz para reenergizá-lo, e passa essa energia para uma enzima especial que a usa, o próprio elétron, e um próton sobressalente para formar o NADPH, que é uma molécula carregadora de energia que fornece armazenamento de curto prazo para energia química que mais tarde será usada para produzir glicose.
p Neste ponto, a energia da luz está agora em dois lugares:é armazenada no NADPH e como o gradiente eletroquímico da diferença na concentração de íons de hidrogênio dentro do tilacóide em comparação com apenas fora dele no estroma.
p "Mas o alto gradiente de íons de hidrogênio dentro do tilacóide quer degradá-lo precisa degradar, "diz Jackson." Gradientes representam 'organização' - essencialmente o oposto de entropia. E a termodinâmica nos diz que a entropia sempre tentará aumentar, o que significa que um gradiente deve quebrar. Então, os íons de hidrogênio dentro de cada tilacóide realmente querem escapar para equilibrar as concentrações em ambos os lados da membrana interna. Mas as partículas carregadas não podem passar por uma bicamada de fosfolipídios em qualquer lugar - elas precisam de algum tipo de canal para passar, assim como os elétrons precisam de um fio para passar de um lado ao outro da bateria. "
p Então, assim como você pode colocar um motor elétrico naquele fio, e fazer os elétrons dirigirem um carro, o canal pelo qual os íons de hidrogênio passam é um motor. Esses prótons fluem através do canal fornecido para eles, como a água fluindo através de uma barragem hidrelétrica descendo um gradiente de elevação, e esse movimento produz energia suficiente para criar uma reação que cria ATP, que é outra forma de armazenamento de energia de curto prazo.
p Agora, a energia da luz original foi convertida em energia química de armazenamento de curto prazo na forma de NADPH e ATP, que será útil mais tarde nas reações escuras (também conhecidas como o Ciclo de Calvin ou o ciclo de fixação de carbono) dentro do cloroplasto, todos descem no estroma porque este fluido contém uma enzima que pode converter o NADPH, ATP e dióxido de carbono em açúcares que alimentam a planta, ajudar na respiração, ou são usados para produzir celulose.
p "Moléculas orgânicas complexas como celulose, que é feito de glicose, consome muita energia para fazer, e que tudo veio do sol, "diz Jackson." Seguindo a energia, começa como energia de onda de luz, então a energia do elétron excitado, então gradiente eletroquímico de energia, depois, energia química na forma de NADPH e ATP. O gás oxigênio é expirado, e o NADPH e ATP não são usados para fazer outras coisas dentro da célula - em vez disso, ambos são passados para o ciclo de fixação de carbono, onde outras enzimas os quebram, extraia essa energia, e usá-lo para construir glicose e outras moléculas orgânicas. "
p E tudo isso, graças a uma pequena organela chamada cloroplasto.
Agora isso é interessante
Como a clorofila é ótima para absorver a luz vermelha e azul, mas não absorve luz verde, as folhas parecem verdes aos nossos olhos porque essa é a cor da luz que reflete nelas.
As estruturas do cloroplasto. Encyclopaedia Britannica / Getty Images p Voce conhece o sol, direito? É aquela bola gigante de gás em chamas que emite tanta energia que alimenta todos os organismos da Terra, começando com nossos amigos verdes, as plantas. O sol emite todo tipo de radiação eletromagnética, e as plantas usam a energia que aparece na forma de luz visível para realizar a natureza, processo de fotossíntese aparentemente mágico.
p A fotossíntese não é mágica, no entanto - é apenas o trabalho químico legal dessas pequenas estruturas celulares chamadas cloroplastos, um tipo de organela encontrada apenas em plantas e algas eucarióticas (eucariótica significa possuir um núcleo claramente definido) que captura a luz solar e converte essa energia em alimento para a planta.
