พลังงานแสงอาทิตย์ถูกเก็บไว้ในพืชอย่างไร | คำอธิบายเชิงปฏิบัติ

พลังงานแสงอาทิตย์ถูกเก็บไว้ในพืชอย่างไร? คำถามพื้นฐานข้อหนึ่งที่มนุษย์พยายามทำความเข้าใจและตอบเมื่อเห็นว่าพืชอยู่ด้านบนสุดของห่วงโซ่อาหาร

ดวงอาทิตย์หรือพลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดที่เรามี โดยมีอายุประมาณ 4.6 พันล้านปี โดยมีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนอีก 5 พันล้านปีที่จะเผาไหม้ตลอดอายุขัย

พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองอื่นๆ เกือบทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนพื้นโลก การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ไม่สามารถเน้นมากเกินไป

ตั้งแต่การให้แสงแดดเพื่อความอยู่รอดของมนุษย์ การส่องสว่างหลอดไฟของเราให้ความร้อนและแม้กระทั่งทำให้โลกและผิวน้ำเย็นลง เรายังแปลงเป็นไฟฟ้าเป็นพลังงานอะไรก็ได้ตั้งแต่รถบ้านไปจนถึงบ้านชานเมือง ร้านค้า ไปจนถึงกระบวนการทางอุตสาหกรรม และปัจจัยหลักสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง ที่จะเกิดขึ้น

ในช่วงไม่กี่ครั้งที่ผ่านมา มนุษย์มีการใช้งานมากขึ้น ซึ่งรวมถึงการใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานหมุนเวียนสำหรับการผลิตไฟฟ้าและการใช้พลังงานอื่นๆ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เบื้องต้นในระบบสุริยะอย่างหนึ่งคือการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการเจริญเติบโตของพืช โดยกระบวนการที่เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง

ดังนั้นเพื่อตอบคำถามว่าพลังงานแสงอาทิตย์ถูกเก็บไว้ในพืชอย่างไร? เราสามารถตั้งสมมติฐานได้ง่ายๆ โดยบอกว่าพลังงานแสงอาทิตย์ถูกเก็บไว้ในพืชผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง คุณจะต้องอ่านเพื่อพิสูจน์ว่าสมมติฐานของเราถูกหรือผิด

ทำไมพืชเก็บพลังงานแสงอาทิตย์?

พืชเป็นผู้ผลิตในห่วงโซ่อาหารและในระหว่างการสังเคราะห์แสง ซึ่งเป็นกระบวนการที่พืชผลิตอาหาร พืชดักจับพลังงานแสงด้วยใบ พลังงานที่ติดอยู่นี้ช่วยการเจริญเติบโตของพืช

พวกเขายังใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นน้ำตาลที่เรียกว่ากลูโคส

พืชใช้กลูโคสเป็นพลังงานและผลิตสารอื่นๆ เช่น เซลลูโลสและแป้ง เซลลูโลสใช้สร้างผนังเซลล์ แป้งถูกเก็บไว้ในเมล็ดพืชและส่วนอื่นๆ ของพืชเพื่อเป็นแหล่งอาหาร นั่นคือเหตุผลที่อาหารบางชนิดที่เรากิน เช่น ข้าวและธัญพืช เต็มไปด้วยแป้ง

ส่วนที่เหลือจะถูกเก็บไว้และขนส่งไปยังผู้บริโภคเมื่อถูกพืช สัตว์ หรือมนุษย์อื่นบริโภค กล่าวคือ พลังงานที่เก็บไว้ระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเริ่มไหลเข้าของพลังงานและคาร์บอนในห่วงโซ่อาหาร

อีกครั้ง เราสามารถคิดได้ว่าออกซิเจนที่เราหายใจเข้าไปนั้นมาจากไหน 20% ของออกซิเจนที่เราหายใจเข้าไปนั้นมาจากพืช ส่วนที่เหลือแม้ว่าจะยังผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงมักไม่จัดเป็นพืช เหล่านี้เป็นแพลงก์ตอนพืชขนาดเล็กหรือจุลภาคขนาดเล็กที่อยู่ในมหาสมุทร

พืชทั้งหมดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ไว้หรือไม่?

ใช่. พืชทุกชนิดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์เช่นพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งที่ต้องการความอยู่รอด การสังเคราะห์แสงที่ตอบคำถาม "พลังงานแสงอาทิตย์ถูกเก็บไว้ในพืชอย่างไร" มีความจำเป็นต่อการดำรงชีวิตและการเจริญเติบโตของพืช ดังนั้น พืชจึงจะอยู่รอดได้ จึงจำเป็นต้องกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์

พลังงานแสงอาทิตย์ถูกเก็บไว้ในพืชอย่างไร?

หลายคนคงนิยมพูดถึงพลังงานแสงอาทิตย์ในการประกวดอื่นๆ เช่น การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนในการผลิตไฟฟ้า แต่มาดูกัน พลังงานแสงอาทิตย์เก็บไว้ในพืชอย่างไร?

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าของพลังงานแสงอาทิตย์ที่พืชเก็บและนำไปใช้ในการสังเคราะห์แสงในระหว่างกระบวนการทางเคมีและกายภาพอื่นๆ ในพืช คือส่วนเล็กๆ ของสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้

วิธีการที่พืชจับแสงนี้ก็คือการใช้โมเลกุลของเม็ดสี เช่น คลอโรฟิลล์ เอ ซึ่งดูดซับสีน้ำเงิน-ม่วง และกก สะท้อนสีเขียว คลอโรฟิลล์ บี ซึ่งดูดซับสีน้ำเงินและสีส้ม และสะท้อนสีเขียวและสารสีอื่นๆ เช่น เบต้าแคโรทีน ซึ่งทำให้พืชเช่นแครอท สี.

ตามสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของเม็ดสีต่างๆ คุณจะเห็นว่าพวกมันทั้งหมดมีค่าสูงสุดในสถานที่ต่างกัน ทำให้สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงมีประสิทธิภาพมากในการจับภาพของความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน แต่เม็ดสีสังเคราะห์แสงส่วนใหญ่มีการดูดกลืนแสงต่ำที่บริเวณสีเขียวของความยาวคลื่น ( 500-600)

ดังนั้น พืชไม่ใช้แสงสีเขียวอย่างมีประสิทธิภาพเลย นั่นคือสาเหตุที่สีเขียวถูกส่งผ่านและสะท้อนแสง นั่นคือสาเหตุที่พืชแสดงสีเขียว หรือกล่าวได้ว่านั่นคือสาเหตุที่คลอโรฟิลล์มีสีเขียว

พลังงานแสงอาทิตย์ถูกเก็บไว้ในพืชโดยสิ่งที่เรารู้ง่ายๆ ว่าเป็นการสังเคราะห์ด้วยแสง

ตอนนี้ เพื่อแสดงให้เห็นว่าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง เราจะทำตามตัวอย่างที่ใช้งานได้จริง

วัสดุที่จำเป็น

• ไม้กระถางเพื่อสุขภาพ
• กระจกนาฬิกา
• หลอดทดลอง
• สองบีกเกอร์กับน้ำ
• สารละลายไอโอดีน
• แอลกอฮอล์
• กระดาษสีดำ
• เตาบุญเสน
• คีม
• ขาตั้งสามขาพร้อมผ้าก๊อซ
• Dropper

กระบวนการ

• นำไม้กระถางที่มีสุขภาพดีและเก็บไว้ในห้องมืดเป็นเวลา 24 ชั่วโมง
• หลังจาก 24 ชั่วโมง ให้คลุมใบหนึ่งใบที่ด้านบนและด้านล่างด้วยแผ่นกระดาษสีดำ
• วางต้นไม้ในแสงแดดเป็นเวลา 3 ถึง 4 ชั่วโมง
• หลังจาก 3 ถึง 4 ชั่วโมง ให้เด็ดใบที่คลุมด้วยกระดาษสีดำแล้วดึงแผ่นกระดาษสีดำออก
• ต้มใบในน้ำเพื่อฆ่ามัน
• ต้มใบในน้ำเดือดอีกครั้งในแอลกอฮอล์
• เสร็จแล้วล้างใบในน้ำเย็นแล้วใส่ลงในแก้วนาฬิกา
• หยดสารละลายไอโอดีนลงไป

การสังเกต

ใบไม้ที่โดนแสงแดดจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน ส่วนที่เหลือจะไม่เปลี่ยนสี

สรุป

นี่แสดงให้เห็นว่าแสงแดดจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แสง

ทีนี้ การสังเคราะห์ด้วยแสงคืออะไร?

นี่เป็นกระบวนการที่ช่วยให้สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีชีวิต ผลกระทบไม่เหมาะที่จะดำเนินการใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานโดยไม่ต้องนำพลังงานเคมีที่เก็บไว้โดยสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงในน้ำตาล ถึงกระนั้น กระบวนการจริงของการสังเคราะห์ด้วยแสงก็ซับซ้อน

การสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ของพืช ใบไม้เพียงตารางมิลลิเมตรก็มีคลอโรพลาสต์! คลอโรพลาสต์มีหน้าที่สร้างสีของพืชและประกอบด้วยสีเขียวคลอโรฟิลล์ เช่นเดียวกับสีแดง สีส้ม หรือสีเหลืองของแคโรทีนอยด์

เนื่องจากสีเหล่านี้สามารถดูดซับพลังงานแสงที่เป็นสีหนึ่งๆ เท่านั้น สีคลอโรฟิลล์สีเขียวจึงดูดซับแสงแดดสีฟ้าถึงม่วงที่สำคัญกว่าและสะท้อนสีเขียว ในขณะที่สีแคโรทีนอยด์จะดูดซับแสงแดดสีเขียวที่มีความสำคัญน้อยกว่าและสะท้อนแสงสีเหลืองหรือสีแดง

คุณรู้หรือไม่ว่านี่คือสาเหตุที่พืชเปลี่ยนสีตามฤดูกาล เมื่อดวงอาทิตย์ไม่แรงเท่าในบริเวณที่อยู่ในฤดูใบไม้ร่วงหรือฤดูใบไม้ผลิ คลอโรฟิลล์สีเขียวจะไม่สามารถใช้แสงที่มีความสำคัญน้อยกว่า ดังนั้นพืชจึงกลับไปใช้สีแคโรทีนอยด์เพื่อขยายกระบวนการสังเคราะห์แสงจนถึงฤดูหนาว

สีแคโรทีนอยด์ที่มีสีต่างกันเข้ามาและให้กำเนิดพืชสีแดง สีส้ม และสีเหลืองที่สดใส กลุ่มสีคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ทำงานร่วมกันและสร้าง "เสาอากาศที่ซับซ้อน" คอมเพล็กซ์แรกเหล่านี้คือระบบภาพถ่าย 2 ซึ่งมีหลายสีเชื่อมต่อกับศูนย์ตอบสนอง

สีเหล่านี้จะไม่เสถียรเมื่อโฟตอนจากดวงอาทิตย์ตกกระทบ พวกเขายังโอนความไม่สมดุลไปยังศูนย์ตอบสนอง ในศูนย์การตอบสนอง แผ่นแปะที่เรียกว่า pheophytin จะได้รับความไม่สมดุลและต้องปล่อยอิเล็กตรอนบางส่วน ซึ่งส่งผ่านไปยังชุดของการตอบสนองที่เรียกว่า Electron Transport Chain

ในช่วงเวลาของการถ่ายโอน อิเล็กตรอนจากโมเลกุล H2O จะเข้ามาแทนที่อิเล็กตรอนที่สูญหายของฟีโอไฟติน และถูกจับโดยการแยกอะตอมออกซิเจนออกจากอะตอมของไฮโดรเจน

ออกซิเจนถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศและวางไฮโดรเจนไว้ในที่ชั่วคราว ไฮโดรเจนในจุดชั่วคราวนี้เป็นส่วนสำคัญของการสังเคราะห์ด้วยแสงอย่างแท้จริง ซึ่งเราจะพบในอีกสักครู่

ในที่สุดห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนจะทิ้งอิเล็กตรอนซ้ำซ้อนที่นำมาจาก pheophytin ลงใน "antenna complex" อื่นที่เรียกว่า Photosystem 1 ซึ่งทำหน้าที่คล้ายคลึงกับระบบภาพถ่ายสุดท้าย แต่ให้พลังงานแก่อิเล็กตรอนที่ปล่อยเหล่านี้ในศูนย์ตอบสนองมากกว่า

อิเล็กตรอนใช้ทำ NADPH ซึ่งมีส่วนสำคัญในการผลิตน้ำตาล

อันดับแรก ให้กลับไปที่ Hydrogens ที่วางเอาไว้ชั่วคราว จุดชั่วคราวเป็นที่อยู่ของอะตอมไฮโดรเจนเหล่านี้จำนวนมาก ซึ่งต้องการไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า ดังนั้นคลอโรพลาสต์จึงปล่อยให้ไฮโดรเจนเคลื่อนที่ผ่านรูเล็กๆ ออกสู่ภายนอกซึ่งมีปั๊มเชื่อมต่ออยู่เท่านั้น

การเคลื่อนที่ของไฮโดรเจนที่ข้ามผ่านจะสร้างพลังงานในรูปของ ATP ซึ่งคล้ายกับวิธีที่เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำใช้น้ำที่ไหลผ่านพวกมันเพื่อปั่นเครื่องกำเนิดพลังงาน

โมเลกุล ATP มีอะตอมขนาดใหญ่ที่ไม่ชอบอยู่ใกล้กันและผลักกันออกไปตลอดเวลา ดังนั้นเซลล์จึงสามารถใช้พลังงานของอะตอมที่บินออกจากกันเมื่อโมเลกุล ATP แตกตัวเป็นพลังงาน

แต่เอทีพีไม่เสถียรอย่างแท้จริง ดังนั้นพืชจึงรับ CO2 และใช้ NADPH จากโฟโตซิสเต็ม 1 เพื่อแปลงพลังงานเป็นน้ำตาล ซึ่งมีอะตอมที่ผลักกันลงมาด้วย การผลิตน้ำตาลนี้เก็บพลังงานของดวงอาทิตย์และช่วยให้สิ่งมีชีวิตทั้งหมดเกิดขึ้นได้

ดังนั้น ครั้งต่อไปที่คุณเผาฟืนหรือกินสปาเก็ตตี้ จำไว้ว่าคุณกำลังใช้พลังงานที่สะสมจากแสงแดด

คำถามที่พบบ่อย

• พลังงานแสงอาทิตย์เก็บไว้ที่ไหนในการสังเคราะห์แสง?

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นวิถีทางชีวเคมีที่ซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีหลายอย่าง

แต่ท้ายที่สุดแล้วจะเปลี่ยนพลังงานแสง น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นน้ำตาลและออกซิเจนซึ่งถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ และน้ำตาลยังถูกแปรรูปเป็นกลูโคส ซูโครส และแป้ง คาร์บอนไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับไรโบส 1,5 บิสฟอสเฟตของเอนไซม์รูบิสโก

ในที่สุด มันสังเคราะห์ glyceraldehyde-3-phosphate จากวัฏจักรของ Calvin และด้วยเหตุนี้น้ำตาลจึงสามารถเปลี่ยนเป็นกลูโคส ซูโครส หรือเก็บไว้เป็นโพลีเมอร์ของน้ำตาลที่เรียกว่าแป้ง น้ำตาลบางชนิดต้องผ่านขั้นตอนไกลโคไลซิสโดยเข้าสู่วัฏจักร TCA และออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชันเพื่อสร้าง ATP จำนวนมากในเซลล์สำหรับวิถีทางอื่นๆ

ดังนั้นพลังงานที่มาจากพลังงานแสงจะถูกแปลงเป็นน้ำตาลและออกซิเจน ซึ่งน้ำตาลเหล่านั้นจะถูกเก็บไว้เป็นประเภทต่างๆ และใช้สำหรับเส้นทางที่เซลล์ต้องการสำหรับการเจริญเติบโตและการอยู่รอดต่อไป

แนะนำ

• ลักษณะต่าง ๆ ของพืชน้ำ
  .
• 10 อันดับสัตว์ใกล้สูญพันธุ์มากที่สุดในแคนาดา
  .
• บริษัทพลังงานแสงอาทิตย์ 40 อันดับแรกแยกตามประเทศ
  .
• การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ 7 อันดับแรก | ข้อดีและข้อเสีย
  .
• มลพิษทางน้ำ 9 ประเภท
  .
• การสูญเสียทรัพยากรธรรมชาติ สาเหตุ ผลกระทบ และแนวทางแก้ไข
  .
• สิ่งที่ต้องคำนึงถึงเมื่อออกแบบระบบไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์