Fotosünteetiline toitumine terviseks ja eluks

Fotosünteetiline toitumine terviseks ja eluks

Elusorganismid reageerivad pidevalt keemiliselt, mille tulemuseks on energiamuutused nende kehas. Kõiki neid reaktsioone ja muutusi nimetatakse ainevahetuseks. Põhimõtteliselt koosneb ainevahetus kahest protsessist: keerukate kehaainete sünteesist ehk ehitamisest lihtsamatest komponentidest ja energiast ning nende komplekssete ainete ja energia lagunemisest või lagunemisest. Esimest protsessi nimetatakse anabolismiks ja teist katabolismiks.

Üks elusorganismide põhiomadusi on söömisvõime. Seda nimetatakse toitumiseks. Toitumine on seega protsess, mille käigus saadakse energiat ja materjale rakkude ainevahetuseks, sealhulgas rakkude hooldamiseks, parandamiseks ja kasvuks. Elusorganismides on toitumine nii anaboolsete kui kataboolsete protsesside kompleksne jada, mille käigus kehasse tarbitud toit muudetakse keerukateks kehaaineteks (peamiselt kasvuks) ja energiaks (tööks). Loomade puhul on söödud tavaliselt komplekssete lahustumatute ühendite kujul. Need lagunevad lihtsamateks ühenditeks, mida rakud saavad omastada. Taimedes sünteesivad komplekssed toidumaterjalid esmalt taimerakud ja seejärel jaotatakse need kõikidesse taimekeha osadesse. Siin muudetakse need lihtsamateks lahustuvateks vormideks, mis võivad imenduda iga raku protoplasmasse. Nende keeruliste toidumaterjalide sünteesimiseks vajalik tooraine saadakse taimekeskkonna õhust ja pinnasest.

Kõiki elusorganisme, mis ei suuda fotosünteesi või kemosünteesi teel ise energiavarustust tagada, nimetatakse heterostroofseteks ehk heterostroofseteks organismideks. Heterostroofne tähendab teistest toitumist. Kõik loomad on heterostroofid. Seda toitumismeetodit kasutavad ka teised organismid, näiteks mitut tüüpi bakterid, mõned õistaimed ja kõik seened. Heterostroofide toidu hankimise viis on väga erinev. Kuid toidu kehas kasutatavaks muutmise viis on enamikul juhtudel väga sarnane. Kõigil rohelistel taimedel on aga võime toota õhus ja pinnases teatud toorainetest süsivesikuid. See võime on oluline mitte ainult taimede endi jaoks, vaid ka loomadele, sealhulgas inimestele, kes toidus otseselt või kaudselt sõltuvad taimedest.

Fotosüntees on protsess, mille käigus taimed toodavad oma toitu päikeseenergia ja olemasolevate toorainete abil. See on süsivesikute tootmine taimedes. See toimub ainult lehtede ja varte klorofülli (st roheliste) rakkudes. Need rohelised rakud sisaldavad kloroplaste, mis on toidu sünteesiks hädavajalikud. Kõik fotosünteesiks vajalikud toorained, nimelt vesi ja mineraalsoolad pinnasest ning süsinikdioksiid atmosfäärist, tuleb seega transportida klorofüllirakkudesse, mida leidub kõige rohkem lehtedes.

Pisikesed poorid või stoomid, mis on tavaliselt enamiku lehtede alumisel pinnal tavalisemad, võimaldavad atmosfääri gaasidel kudedesse siseneda. Stoma on ovaalne epidermaalne rakk, mida tuntakse kaitserakuna. Iga stoma on tegelikult substomataalse õhukambri ava. See on suur rakkudevaheline õhuruum, mis asub stoomi kõrval. See on pidev koos lehe teiste rakkudevaheliste õhuruumidega. Iga stomataalse poori suurus sõltub seda külgnevate kaitserakkude kõverusest. Kui kaitserakud on veega täidetud, siis need paisuvad või punnivad ning järelikult poorid avanevad. Kui veetase on aga madal, muutuvad need pehmeks või lõtvuks ning vajuvad selle tulemusena kokku, põhjustades pooride sulgumise. Avatud stoomi korral siseneb õhk substomataalsesse kambrisse ja difundeerub läbi rakkudevahelise õhu, mis lahustub rakke ümbritsevas vees. See süsinikdioksiidi lahus hajub seejärel leherakkudesse, eriti palisaadi rakkudesse. Siin kasutavad seda fotosünteesiks kloroplastid.

Vesi, mis sisaldab lahustunud mineraalsooli nagu fosfaadid, kloriidid ja naatriumvesinikkarbonaat, kaalium, kaltsiumraud ja magneesium, imendub mullast juurtega. See mullavesi siseneb juurekarvadesse protsessi, mida nimetatakse osmoosiks. Veemolekul viiakse läbi poolläbilaskva membraani madalama kontsentratsiooniga piirkonnast kõrgema kontsentratsiooniga piirkonda. Seejärel kannab ksüleemi kude seda ülespoole juurtest läbi varre lehtedeni. See transporditakse veeni ja selle harude kaudu kõikidesse rakkudesse.

Kloroplastid sisaldavad rohelist pigmenti (klorofülli), mis annab taimedele värvi ja suudab neelata päikesevalgusest saadavat valgusenergiat. Seda energiat kasutatakse fotosünteesi ühe esimese olulise etapi jaoks. nimelt veemolekuli jagunemine hapnikuks ja vesinikuks. See hapnik vabaneb atmosfääri. Kasutatavad vesinikukomponendid vähendavad ka süsinikdioksiidi mitmetes ensüümides ja energiat tarbivates reaktsioonides, moodustades keerukaid orgaanilisi ühendeid, nagu suhkrud ja tärklis.

Fotosünteesi käigus sünteesitakse päikesevalguse ja klorofülli juuresolekul madala energiasisaldusega ühenditest, nagu süsinikdioksiid ja vesi, kõrge energiasisaldusega ühendeid, nagu süsivesikud. Kuna fotosünteesiks on vaja päikeseenergiat, ei saa protsess toimuda öösel, kuna puudub päikesevalgus. Fotosünteesi lõpp-produktid on süsivesikud ja hapnik. Esimene on jaotatud kõigi süsteemi osade vahel. Viimane vabaneb gaasina stoomi kaudu tagasi atmosfääri neelduva süsinikdioksiidi eest. Fotosünteesi toimumist rohelistes lehtedes saab demonstreerida katsetega, mis näitavad süsinikdioksiidi, vee ja energia imendumist lehtede poolt ning hapniku ja süsivesikute tootmist. Lihtsate katsetega saab demonstreerida roheliste taimede hapniku vabanemist, süsivesikute (nimelt tärklise) moodustumist lehtedes ning süsihappegaasi, päikesevalguse ja klorofülli vajadust tärklise moodustumiseks rohelistes lehtedes.

Füsioloogilised katsed hõlmavad bioloogilise materjali, näiteks taimede ja loomade või taime- ja loomaosade paigutamist ebatavalistesse tingimustesse, näiteks: B. klaasid, puurid või kastid. Kui tehakse katse, et demonstreerida fotosünteesiprotsessis süsinikdioksiidi puudumisest tulenevaid mõjusid, võib sellise katse tulemuseks lugeda osaliselt bioloogilise materjali paigutamist ebaloomulikesse katsetingimustesse, mistõttu on vaja teha kaks peaaegu identset katset; Üks asetatakse normaalsetesse tingimustesse (kontrollkatse), kus on olemas kõik fotosünteesiks vajalikud tegurid, samas kui teine ​​(testkatse) asetatakse seisukorda, kus üks tegur elimineeritakse või muudetakse, samal ajal kui kõik muud tegurid on olemas. Nii saab katse läbiviija olla kindel, et tema testkatse tulemus on tingitud elimineeritud või varieeruvast tegurist, mitte katse seadistusest. Seega on kontrollkatse juhiseks tagamaks, et testkatsega saadud järeldus ei ole ekslik.

Pärast teatud sobivaid katseid näitab vaatlus selgelt, et hapnik vabaneb ainult fotosünteesi ajal, see tähendab päeva jooksul. Ilma päikesevalguseta ei saa tärklis moodustuda, kuigi võib esineda muid olulisi tegureid, nagu vesi, süsinikdioksiid ja klorofüll.

Fotosüntees on toitumise põhikomponent, mis on mänginud tervisliku eluviisi ühtsust ja mängib elusorganismide jaoks olulist rolli. Taimede keerulised rakustruktuurid on üles ehitatud fotosünteesi põhiproduktist, lihtsast süsivesikust nagu glükoos. Selles etapis peab olema selge, et kuigi fotosünteesile on palju rõhku pandud, on valkude sünteesi protsess sama oluline kui esimene. Valgu sünteesi käigus taimede poolt omastatavad lämmastikku sisaldavad ühendid ning teatud juhtudel fosfor ja muud elemendid ühinevad glükoosiga, moodustades erinevaid taimseid valke.

Lisaks sellele, et glükoos aitab kaasa taimsete valkude sünteesile, on see oluline, kuna see võib pärast mitmeid keemilisi reaktsioone muutuda rasvadeks ja õlideks. See on ka esmane toode, millest moodustuvad teised orgaanilised ühendid.

Fotosünteesi tähtsust kõigis toidutsüklites ei saa üle tähtsustada. Loomad ei suuda päikeseenergiat kasutada energiarikaste ühendite sünteesimiseks lihtsatest kergesti kättesaadavatest ainetest, nagu vesi ja süsinikdioksiid, mis on meid ümbritsevas atmosfääris. Pigem kahjustavad päikese ultraviolettkiired mõnda elusolendit. Melaniin ja keratiin mõjutavad looma naha värvi ja tugevust ning mõningaid sisemisi kahjustusi. Kiirtest on seetõttu õnn, et taimed saavad päikesevalguse energiat kasutada energiarikaste ühendite sünteesimiseks ja talletamiseks, millest lõpuks sõltuvad kõik loomaelu vormid.

Ellujäämiseks ei söö inimesed mitte ainult taimseid saadusi, nagu puu-, köögiviljad ja teraviljad, vaid ka loomi, nagu veised ja kalad. Veised ja muud taimtoidulised loomad sõltuvad täielikult taimestikust. Kui teatud kalad on taimtoidulised, siis teised on segatoidulised ja suur osa neist on täielikult lihasööjad. Lihasööjad loomad elavad kaudselt taimedel. Nende vahetu toit koosneb väiksematest loomadest, kes peavad toituma ise, kui mitte täielikult, siis osaliselt taimedest. Fotosüntees on kõigi toidutsüklite esimene samm.

Fotosünteesi käigus eemaldatakse atmosfäärist süsihappegaas ja lisatakse hapnik. Kui seda puhastusprotsessi looduses ei eksisteeriks, oleks atmosfäär peagi küllastunud loomade ja taimede hingamise ning orgaanilise aine lagunemise käigus eralduvast süsihappegaasist, nii et kogu elu seiskuks järk-järgult. Ilma fotosünteesita pole toitumist. Ja kui pole toitumist, pole ka elusat. Ja kui maa peal pole elusolendeid, on maa ikkagi vormitu ja täiesti tühi. Kui fotosüntees ei sobi, ei ole elusolendit, mis toimiks. Huvitav, milline on elusolendite saatus täna või millalgi, kui fotosüntees peatub.

Inspireeritud Joshua Okwarast