Enzymaktivitet i Photosynthesis

Enzymer er proteiner, der går langs de kemiske reaktioner, der er nødvendige for hele livet på Jorden - planter såvel som dyr - og mange af enzymerne er de samme. Et af enzymernes opgaver er at behandle mad og omdanne det til en form, der kan give energi til organismen. Dyr får deres mad fra det, de spiser, men planter får deres mad i en proces kaldet fotosyntese - en proces, hvor enzymer spiller nøgleroller.

Hvordan enzymer arbejder

Hver kemisk reaktion kræver en lille spark af energi for at komme i gang. Denne energi kaldes aktiveringsenergien. Enzymer bringer sammen molekyler - kaldet substrater - og sænker aktiveringsenergien af ​​kemiske reaktioner og skaber kemiske produkter. Enzymer øger mængden af ​​kemiske reaktioner med så mange som mange millioner gange. Enzymer katalyserer eller fremmer kemiske reaktioner, og de er ikke opbrugt i den kemiske reaktion. Det vil sige, når produkterne er frigivet fra enzymet, er det parat til at acceptere nye substrater og starte igen.

Fotosyntese

Fotosyntese er en række kemiske og fysiske interaktioner, der bruger energi fra lys at omdanne seks carbondioxidmolekyler og 12 vandmolekyler til et molekyle glukose, seks vandmolekyler og seks oxygenmolekyler. Energistyringstrinnene er lysafhængige, mens de trin, der bygger glukosemolekylet, er lysuafhængige - det vil sige, de kan endda ske i mørket. Hele processen involverer flere enzymer, men to er særligt vigtige: ATPase og Rubisco.

Den første fase af den lysafhængige reaktion opstår, når en foton - en lille pakke lysenergi - absorberes af chlorophyll . Energien overføres langs en kæde af nærliggende molekyler, indtil den hopper til et andet molekyle. Undervejs bevæger elektronen energi nogle protoner fra den ene side af en membran til en anden.

ATP Synthase

Da den optagne lysenergi bruges til at overføre protoner til den ene side af en membran indenfor plantecellen skaber de ekstra protoner et elektrisk felt over membranen. Kraften i det elektriske felt skubber protonerne tilbage til den anden side af membranen, men der er kun en vej på tværs: gennem et enzym kaldet ATPase. ATPase er bygget lige ind i membranen, som en turnstyle, der lader en proton gennem ad gangen som den roterer. Rotationen tilføjer energi til et molekyle adenosindiphosphat ved omdannelse af adenosindiphosphatet, ADP, til adenosintrifosfat, ATP. ATP er som et batteri til cellen. Den indeholder energi, som cellen kan bruge til at gøre andre ting.

Rubisco

"Syntesen" for "fotosyntese" er bygningen af ​​et sukkermolekyle fra kuldioxid, og den del af processen udføres af et andet enzym: ribulose bisfosfat carboxylase, ofte forkortet som rubisco. Rubisco kombinerer tre fem-carbon-sukkermolekyler med tre carbondioxidmolekyler - som planten ekstraherer fra luften - for at lave tre seks-carbon-molekyler. Flere ATP-molekyler giver deres energi til de næste trin, som konverterer rubisco-produkterne til glukose og andre molekyler og et andet sæt femcarbon sukkerarter til at starte om igen. Denne proces kaldes Calvin-cyklen. Rubisco arbejder langsomt, da enzymer går, hvilket kun skaber tre glukosemolekyler et sekund, så planter har brug for en masse rubisco. Nogle forskere mener, at rubisco er det mest rigelige protein på jorden.