ΚΑΝ' ΤΟ
ΟΠΩΣ ΤΑ ΦΥΤΑ

Φωτοσύνθεση:
Η υπέρτατη πράσινη ενέργεια


Τα φυτά μετατρέπουν το ηλιακό φως σε τροφή. Εμείς, τα ζώα, δεν μπορούμε.

Για να δούμε πώς το πετυχαίνουν θα πρέπει να ψάξουμε βαθιά, στο θησαυροφυλάκιό τους, εκεί όπου φυλάσσεται η πιο πολύτιμη ουσία, η χλωροφύλλη. Είναι το μόριο, που μετατρέπει το ηλιακό φως σε ενέργεια.


Η χλωροφύλλη συγκεντρώνεται στους χλωροπλάστες των φυτικών κυττάρων.


Κάθε ορθογώνιο στην παραπάνω εικόνα είναι ένα φυτικό κύτταρο. Τα μικρά πράσινα οχήματα είναι τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας.

Αν μπορούσαμε να κλέψουμε το μυστικό τους, θα άρχιζε νέα βιομηχανική επανάσταση.


Για να τα κατασκοπεύσουμε όμως, πρέπει να πάμε ακόμα πιο βαθιά σε αποστολή «βιομηχανικής κατασκοπείας», να εισχωρήσουμε στα μυστικά των διαδικασιών του χλωροπλάστη.


Δομή χλωροπλάστη:
1: Εξωτερική μεμβράνη.
2: Διαμεμβρανικός χώρος.
3: Εσωτερική μεμβράνη.
4: Στρώμα.
5: Εσωτερικό θυλακοειδούς (lumen).
6: Θυλακοειδής μεμβράνη.
7: Granum.
8: Θυλακοειδές.
9: Συσσωμάτωμα αμύλου.
10: Ριβόσωμα.
11: DNA.
12: Λιπιδοσφαιρίδιο.


Ο χλωροπλαστης διασπά με το φως τα μόρια του νερού σε άτομα υδρογόνου και οξυγόνου. Ενώνει υδρογόνο με διοξείδιο του άνθρακα και φτιάχνει σάκχαρα. Εκλύει οξυγόνο, που είναι υποπροϊόν.

Για να δούμε πώς συμβαίνει αυτό, πρέπει να πάμε ακόμα βαθύτερα, σε ατομική κλίμακα. Κάθε ένα μόριο διοξείδιο του άνθρακα έχει ένα άτομο άνθρακα και δύο άτομα οξυγόνου. Όταν πέσει φως στη χλωροφύλλη, ενεργοποιεί χημικές αντιδράσεις, που διασπούν τα μόρια του νερού κι ελευθερώνουν ενεργά ηλεκτρόνια.

Αυτά κάνει η «πρωινή βάρδια», όταν παρέχει ο Ήλιος την ενέργεια. Υπάρχει όμως, κι άλλη «βάρδια», που δουλεύει μέρα-νύχτα. Χρησιμοποιεί την αποθηκευμένη ενέργεια. Αξιοποιούνται τότε τα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Συνδυάζει το διοξείδιο του άνθρακα με το υδρογόνο του νερού. Το τελικό προϊόν είναι σάκχαρο, που αποθηκεύει την ηλιακή ενέργεια.

Ο χλωροπλάστης είναι ηλιακός συλλέκτης τριών δισεκατομμυρίων ετών. Αυτή η υπο-μικροσκοπική ηλιακή μπαταρία κινεί όλα τα δάση και τα χωράφια, το θαλάσσιο πλαγκτόν και τα ζώα, μεταξύ αυτών κι εμάς. Η ηλιακή βιόσφαιρα συλλέγει κι επεξεργάζεται εξαπλάσια ενέργεια απ΄ όση ολόκληρος ο πολιτισμός μας.

Κατανοούμε σε επίπεδο χημείας πώς λειτουργεί η φωτοσύνθεση. Αναπαριστούμε τη διαδικασία στο εργαστήριο. Δεν τα καταφέρνουμε όμως, όπως τα φυτά. Λογικό, αφού η φύση εξασκείται δισεκατομμύρια χρόνια, ενώ εμείς μόλις ξεκινήσαμε.

Αν ανακαλύψουμε όμως τα μυστικά της φωτοσύνθεσης, κάθε άλλη μας πηγή ενέργειας ―κάρβουνο, πετρέλαιο, φυσικό αέριο― θα είναι παρωχημένη.

Η φωτοσύνθεση είναι η υπέρτατη πράσινη ενέργεια. Δεν μολύνει τον αέρα, δεν εκπέμπει διοξείδιο του άνθρακα.


Η τεχνητή φωτοσύνθεση σε αρκετά μεγάλη κλίμακα θα μπορούσε να μειώσει το επικίνδυνο φαινόμενο του θερμοκηπίου και τις επιπτώσεις του στην κλιματική αλλαγή.



ΓΡΑΨΤΕ ΤΟ ΜΗΝΥΜΑ ΣΑΣ


4 ΣΧΟΛΙΑ

  • Ανώνυμος 46988

    23 Φεβ 2019

    "Τεχνητό φύλλο καλύτερο από τα πραγματικά!
    Το δημιούργησαν ερευνητές στις ΗΠΑ και είναι 10 φορές πιο αποδοτικό από το φυσικό στη μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα σε καύσιμο"
    https://www.tovima.gr/2019/02/22/science/texnito-fyllo-kalytero-apo-ta-pragmatika/

    Όταν λέει καύσιμα εννοεί υδρογονάνθρακες (αλυσίδες δηλαδή ατόμων άνθρακα με υδρογόνα στους ελεύθερους δεσμούς, όπως εξάνιο, επτάνιο, οκτάνιο) ή κάποια αλκοόλη (περιέχει ένα άτομο οξυγόνου ή περισσότερα). Αντί δηλαδή να παίρνουμε ATP, NADPH και γλυκόζη, παίρνουμε κάτι πιο χρήσιμο για εμάς.
    Υπάρχει και η περίπτωση που το τεχνητό φύλλο απλά θα χρησιμοποιεί την φωτεινή ενέργεια για να υδρολύει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Τα δύο αυτά αέρια συλλέγονται ξεχωριστά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγή ενέργειας μετά από καύση, η οποία παράγει ως τελικό προιόν νερό. Η καύση υδρογόνου με οξυγόνο είναι μια εξώθερμη αντίδραση. Το αντίστροφο είναι ενδόθερμη αντίδραση, που σημαίνει ότι πρέπει να καταναλωθεί ενέργεια για να γίνει.

  • Ανώνυμος 46925

    19 Φεβ 2019

    Βρέθηκε η μοναδική από την παρέα Τσίπρα που δεν έγινε υπουργός.
    Η Αγγελική Κουγιουμτζόγλου δεν είχε την πολιτική καριέρα που διένυσαν οι υπόλοιποι της παρέας (στα social media πολλοί σχολίασαν ότι μόνο το μπουκάλι δεν έγινε υπουργός), αλλά παραμένει στην Αριστερά και ήταν υποψήφια βουλευτής με τον ΣΥΡΙΖΑ.
    https://www.iefimerida.gr/news/479917/vrethike-i-monadiki-apo-tin-parea-tsipra-poy-den-egine-ypoyrgos

    Αδικία! Να αποκατασταθεί το κορίτσι πάραυτα. Σκασμός αχάριστοι! Παλιοκανίβαλοι, θέλετε να πεθάνει η κατσίκα του γείτονα.

    Στο μεταξύ: το Jason-Αντιγόνη Dane στον βόθρο των Εξαρχείων:
    https://www.iefimerida.gr/news/479954/agnoristo-jason-antigoni-dane-grafei-giati-agapaei-ta-exarheia

    Eρχεται η Μπάρμπι αστροφυσικός και η Μπάρμπι εντομολόγος.
    https://www.iefimerida.gr/news/479592/erhetai-i-mparmpi-astrofysikos-kai-i-mparmpi-entomologos

    Αναμένουμε την Μπάρμπι Κουασιμόδο και την Μπάρμπι παιδόφιλο, ε συγγνώμη την Μπάρμπι Μάικλ Τζάκσον ήθελα να πω.
    Μια και έγινε αναφορά σε έντομα, προτεινόμενη ταινία: Medicine Man (1992).

  • Ανώνυμος 46920

    18 Φεβ 2019

    Ε ας γελάσουμε λίγο με τους κομμουνιστές:

    https://www.iefimerida.gr/news/479658/mono-mpoykali-den-egine-ypoyrgos-i-parea-toy-tsipra-se-taverna-eikona
    https://www.iefimerida.gr/news/479577/katanalotiko-daneio-polaki-twitter-zalistike-me-tis-100000-na-mazepsoyme-ki-enan-erano
    https://www.iefimerida.gr/news/479585/apolymenes-katharistries-exo-apo-yp-ygeias-me-plakat-kata-polaki-kai-koyneva-eikones

    Το τελευταίο είναι αδιανόητο ακόμα και για τα δεδομένα της ρωμιοσύνης!
    Συγχαρητήρια στη ρωμιοσύνη που φροντίζει να μας εκπλήσσει.

    «Ο Διονύσης Αρβανιτάκης μπόλιασε τον Πολιτισμό της Ευρώπης με τον αξιακό κώδικα του Ελληνικού Πολιτισμού, μέσ’ από τις εμβληματικές αρχές του Ανθρωπισμού και της Αλληλεγγύης».
    https://www.iefimerida.gr/news/479528/paylopoylos-gia-ton-foyrnari-tis-ko-mpoliase-ton-politismo-tis-eyropis

    Απαριτήτως κατάργηση της έκθεσης ιδεών από τα σχολεία της ρωμιοσύνης. Δεν πάει άλλο με τις αερο-παρλαπίπες συνέλληνες!

  • Ανώνυμος 46919

    18 Φεβ 2019

    "Τα φυτά μετατρέπουν το ηλιακό φως σε τροφή. Εμείς, τα ζώα, δεν μπορούμε."

    Μα για αυτό εμείς είμαστε ζώα και όχι φυτά.
    Ας δούμε μερικά ενδιαφέροντα πράγματα. Αναλόγως την πηγή άνθρακα οι οργανισμοί χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: αυτότροφοι ή παραγωγοί και ετερότροφοι (καταναλωτές και αποικοδομητές). Οι πρώτοι παράγουν την τροφή τους (οργανικές ενώσεις από απλούστερες ενώσεις, όπως το διοξείδιο του άνθρακα) και οι δεύτεροι όχι (προσλαμβάνουν έτοιμες οργανικές ενώσεις).
    Οι αυτότροφοι χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, αναλόγως την πηγή ενέργειας, τους φωτοαυτότροφους που χρησιμοποιούν την ενέργεια του φωτός και τους χημειοαυτότροφους, που παράγουν ενέργεια από την οξείδωση ανόργανων (χημειολιθότροφα) ή οργανικών ουσιών (χημειοοργανότροφα).
    Οι ετερότροφοι επίσης χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, αναλόγως την πηγή ενέργειας, τους φωτοετερότροφους που χρησιμοποιούν την ενέργεια του φωτός και τους χημειοετερότροφους που παράγουν ενέργεια από την οξείδωση ανόργανων ή οργανικών ουσιών.
    Αυτότροφα είναι τα φυτά, τα φύκη, τα κυανοβακτήρια κ.λπ.
    Ετερότροφα είναι όλα τα ζώα, οι μύκητες και τα περισσότερα βακτήρια και πρωτόζωα.

    Σημειώστε ότι μετά τον άνθρακα, οξυγόνο, υδρογόνο, τα πιο χρήσιμα στοιχεία για την ζωή είναι άζωτο, φώσφορος κ.λπ. Η δε πηγή αζώτου για τους ζωντανούς οργανισμούς του πλανήτη προέρχεται από κάποιους μικροοργανισμούς (βακτήρια) που μετατρέπουν το άφθονο άζωτο της ατμόσφαιρας (78% περιεκτικότητα σε άζωτο) σε αμμωνία και νιτρικά άλατα. Κανένα ζώο ή φυτό δεν μπορεί να αφομοιώσει το ατμοσφαιρικό άζωτο. Ο λόγος που συμβαίνει αυτό είναι διότι το μόριο του αζώτου (μια εξαιρετικά χημικά σταθερή ένωση) αποτελείται από δύο άτομα αζώτου ενωμένα με τριπλό ομοιοπολικό δεσμό, που σημαίνει ότι για να μετατραπεί σε αμμωνία και νιτρικά άλατα, θα πρέπει να σπάσει το μόριο στα δύο άτομα αζώτου, μία πολύ ενδόθερμη αντίδραση, που μόνο κάποια εξωτικά βακτηριακά ένζυμα μπορούν να καταλύσουν, οι νιτρογενάσες, που περιέχουν άτομα μολυβδαινίου ή βαναδίου.
    Οι απαιτήσεις σε άζωτο σε οικοσυστήματα όπως τα δάση της βροχής και οι κοραλλιογενείς ύφαλοι είναι τόσο μεγάλες, που οι ενζυμικές αντιδράσεις των νιτροβακτηρίων φυσικά δεν αρκούν, με αποτέλεσμα όσοι οργανισμοί πεθαίνουν να μεταβολίζονται ταχύτητατα προκειμένου να ανακυκλωθούν οι χρήσιμες οργανικές ουσίες, όπως αυτές που περιέχουν πολύτιμο άζωτο. Αυτός είναι και ένας λόγος που τα δάση της Αμαζονίας έχουν επιφανειακές ρίζες (δημιουργώντας ένα τεράστιο δίκτυο μεταξύ των δέντρων) προκειμένου να απορροφούνται και επαναχρησιμοποιούνται ταχύτατα οι θρεπτικές ουσίες.
    Οι κεραυνοί προσφέρουν την ενέργεια που απαιτείται για τη δημιουργία 5 με 10 εκατομμυρίων τόνων νιτρικών στην ατμόσφαιρα, το οποίο είναι δέκα φορές μικρότερο από το άζωτο που δεσμεύεται από τις νιτρογενάσες των βακτηρίων.
    Τα κυριώτερα βακτήρια που κάνουν αζωτοδέσμευση είναι τα Rhizobia, διότι συμβιώνουν με φυτά, η πλειονότητα των οποίων ανήκουν στην οικογένεια των οσπρίων (Fabaceae ή Leguminosae), όπως σόγια, λούπινα, φυστίκια, τριφύλλι κ.λπ. Δεν είναι τυχαίο ότι η λεγόμενη χλωρή λίπανση, που είναι ένας φυσικός τρόπος εμπλουτισμού τoυ εδάφους με θρεπτικά συστατικά, χρησιμοποιεί φυτά που έχουν την πρόσθετη ιδιότητα να προσφέρουν άζωτο στο χωράφι, όπως κουκιά, λαθούρι, λούπινο, μπιζέλι, σόγια, μηδική και τριφύλλι.
    Η μέθοδος Haber–Bosch (1910) που μετατρέπει το ατμοσφαιρικό άζωτο σε αμμωνία για την παρασκευή εκρηκτικών και λιπασμάτων, αποτελεί εφεύρεση σταθμό στην ιστορία του ανθρώπινου πολιτισμού.

    Όσον αφορά την φωτοσύνθεση, πρόκειται για μια πολύπλοκη διαδικασία και το παρακάτω link δίνει μια γεύση.
    Όσοι έχουν βασικές γνώσεις βιοχημείας και ξέρουν τί είναι κύκλος του Κρεμπς στην αερόβια αναπνοή μπορούν να καταλάβουν.
    http://www.chemeng.upatras.gr/sites/default/files/users/biologydept/lesson%2012.pdf