Kas ir augu biosintēze?

Izpratne par galvenajiem fotosintēzes un šūnu elpošanas procesiem augos ir pirmais solis ceļā uz biosintēzes izpratni augos. Fotosintēze ir process, kas ņem enerģiju no redzamās gaismas noteiktos viļņu garumos un uzglabā to cukura molekulās augos, izmantojot holoroplastus. Hloroplasti ir mazi organoīdi augu šūnās, kas satur hlorofilu, zaļu savienojumu, kas piešķir augiem to krāsu un tiek izmantots ogļhidrātu, piemēram, cukura, sintezēšanai.

Augu biosintēzē tiek izmantoti trīs dažādu veidu pigmenti, lai maksimāli palielinātu gaismas absorbciju. Pigmenta hlorofils a visspēcīgāk absorbē gaismu ap 430 nanometru viļņa garumu, kas lielākoties ir zilā krāsā, un hlorofils b absorbē gaismu ap 470 nanometru viļņa garumu, kas ir patiesi zaļš. Vēl viens pigments, ko ražo daži augi, ir karotinoīds, kas absorbē gaismu redzamā spektra diapazonā no dzeltenas līdz oranžai, sākot no 500 nanometru vai lielāka viļņa garuma.

Augu elpošana ir arī galvenā iezīme tam, kā augi darbojas, lai uzņemtu oglekļa dioksīdu un izņemtu skābekli kā izplūdes gāzi, taču tie neieelpo šīs gāzes iekšā un ārā, kā to dara dzīvnieki. Elpošanas process augu biosintēzē ietver augus, kas ļauj gaisam difundēt to ārējā šūnu struktūrā, kur šīs apvienotās gāzes pēc tam tiek transportētas ar ūdeni uz iekšējām šūnu membrānām. Elpošanas enerģija nāk no uzkrātās glikozes, kas rodas fotosintēzes laikā. Augi sadala glikozi enerģijas iegūšanai tāpat kā dzīvnieki, un tie ir diezgan efektīvi, iegūstot neto enerģijas pieaugumu no 22% līdz 38%. Tas ir pārāks par daudzām mūsdienu cilvēka tehnoloģijām, piemēram, automašīnām, kas ir mazāk nekā 25% efektīvas, pārvēršot benzīnu kustības enerģijā.

Enerģijas ražošanas process augu biosintēzē ir balstīts uz to pašu ķīmisko reakciju, ko visi dzīvnieki izmanto enerģijas iegūšanai. Augi izmanto adenozīna trifosfāta (ATP) molekulas, lai gan uzglabātu, gan atbrīvotu enerģiju, jo ATP tiek veidota ķīmiski un sadalīta mitohondrijās augu šūnās. Atšķirība starp augiem un dzīvniekiem šajā procesā ir tāda, ka augu enerģijas ražošanas atkritumu produkti ir arī glikoze, skābeklis un ūdens, kas visi ir būtiski savienojumi, no kuriem dzīvnieki paļaujas, lai izdzīvotu.

Citu ķīmisko vielu metabolisms augos var būt ārkārtīgi sarežģīts, un zinātne ir sarežģīti iesaistīta augu biosintēzes ceļu izpētē, jo augi ražo daudzus noderīgu organisko savienojumu veidus. Ir zināms, ka 2011. gadā augu fermenti sintezē vairāk nekā 200,000 2011 dažādu veidu ķīmisko vielu, no kurām daudzas var novākt izmantošanai pārtikas produktos un medikamentos. Tomēr lielāko daļu komerciāli noderīgo savienojumu, kas iegūti augu biosintēzes ceļā, vēl nevar mākslīgi iegūt laboratorijas apstākļos, tāpēc paši augi ir jāaudzē, lai novāktu ķīmiskās vielas. gada ir vērsti uz faktisko metodiku, ko augs izmanto, lai izveidotu savienojumu, un, tiklīdz tas ir pilnībā izprasts, augu šūnu kultūras var audzēt lielā skaitā, lai komerciāli ražotu ķīmisko vielu.