תזונה פוטוסינתטית לבריאות וחיים

אורגניזמים חיים עוברים ללא הרף תגובות כימיות אשר גורמות לשינויים באנרגיה בגופם. כל התגובות והשינויים הללו מכונים מטבוליזם. ביסודו של דבר, חילוף החומרים מורכב משני תהליכים, סינתזה או בנייה של חומרי גוף מורכבים ממרכיבים ואנרגיה פשוטים יותר, ומהפירוק או פירוק של חומרים ואנרגיה מורכבים אלה. התהליך הראשון ידוע כאנבוליזם והשני כקטבוליזם.

אחד המאפיינים העיקריים של אורגניזמים חיים הוא היכולת להאכיל. זה נקרא תזונה. תזונה היא אפוא תהליך רכישת אנרגיה וחומרים למטבוליזם התא, כולל תחזוקה ותיקון של תאים וצמיחה. באורגניזמים חיים, תזונה היא סדרה מורכבת של תהליכים אנבוליים וקטבוליים כאחד שבאמצעותם חומרי מזון הנכנסים לגוף הופכים לחומרי גוף מורכבים (בעיקר לצמיחה) ואנרגיה (לעבודה). בבעלי חיים, חומרי המזון שנלקחים הם בדרך כלל בצורה של תרכובות מורכבות ובלתי מסיסות. אלה מתפרקים לתרכובות פשוטות יותר, הניתנות להיטמע בתאים. בצמחים חומרי מזון מורכבים מסונתזים תחילה על ידי תאי הצמח ולאחר מכן מופצים לכל חלקי גוף הצמח. כאן, הם מומרים לצורות פשוטות יותר, מסיסות, הניתנות להיטמע בפרוטופלזמה של כל תא. חומרי הגלם הדרושים לסינתזה של חומרי מזון מורכבים אלה מתקבלים מאוויר ואדמה בסביבת הצמח.

כל האורגניזמים החיים שאינם יכולים לספק אספקת אנרגיה משלהם על ידי פוטוסינתזה או כימוסינתזה ידועים בשם הטרו סטרופים או אורגניזמים הטרופיים. הטרו סטרפי פירושו להאכיל אחרים. כל בעלי החיים הינם הטרופים. אורגניזמים אחרים כגון סוגים רבים של חיידקים, כמה צמחים פורחים וכל הפטריות משתמשים בשיטת תזונה זו. האופן בו הטרופרופים משיגים את מזונם משתנה במידה ניכרת. אולם הדרך שבה מעבד המזון לצורכי שימוש בתוך הגוף דומה מאוד ברובם. אך לכל הצמחים הירוקים יש את היכולת לייצר פחמימות מחומרי גלם מסוימים המתקבלים מהאוויר ומהאדמה. יכולת זו חשובה לא רק לצמחים עצמם אלא גם לבעלי חיים, לרבות האדם, התלויים במישרין או בעקיפין בצמחים למאכל.

פוטוסינתזה היא התהליך שבו צמחים מייצרים את מזונם באמצעות שימוש באנרגיה מהשמש וחומרי גלם זמינים. זהו ייצור פחמימות בצמחים. הוא מתרחש בתאי הכלורופיל (כלומר הירוקים) של עלים וגבעולים בלבד. תאים ירוקים אלה מכילים כלורופלסטים, החיוניים לסינתזת המזון. לכן, כל חומרי הגלם הדרושים לפוטוסינתזה, כלומר מים ומלחים מינרליים מהקרקע, ופחמן דו חמצני מהאטמוספירה, צריכים להיות מועברים לתאי הכלורופילים, השופעים ביותר בעלים.

הנקבוביות הזעירות, או בדרך כלל, המופיעות בדרך כלל במספרים גדולים יותר על המשטחים התחתונים של רוב העלים, מאפשרות לגזים מהאטמוספירה לעבור לרקמות שבתוכם. סטומה היא תאי אפידרמיס בצורת אליפסה המכונים תאי שמירה. כל סטומה היא למעשה צמצם של תא אוויר תת-סטומטה. זהו חלל אוויר בין -תאי גדול, השוכן בסמוך לסטומה. הוא רציף עם חללי אוויר בין -תאיים אחרים הנמצאים בתוך העלה. גודלו של כל נקבובית השקוע תלוי בעקמומיות של תאי השמירה המקיפים אותו. כאשר תאי השמירה מלאים במים הם הופכים נפוחים או מתעבים, וכתוצאה מכך הנקבובית נפתחת. אולם כאשר מפלס המים נמוך הם הופכים רכים, או רפים, ומתמוטטים כתוצאה מכך, הנקבוביות נסגרות. כאשר הסטומה היא אוויר פתוח נכנס לתא תת-סטומטה ומתפזר לאורך האוויר הבין-תאי מתמוסס במים, המקיפים את התאים. פתרון זה של פחמן דו חמצני מתפזר לאחר מכן לתאי העלה, במיוחד לתאי המוח. כאן הוא משמש את הכלורופלסטים לפוטוסינתזה.

מים הנושאים מלחים מינרליים מומסים כגון הפוספטים, הכלוריד והביקרבונט של נתרן, אשלגן, ברזל סידן ומגנזיום, נספגים מהאדמה על ידי השורשים. מי קרקע אלה נכנסים לשערות השורשים על ידי תהליך הנקרא אוסמוזה, תנועת מולקולת המים מאזור בריכוז נמוך יותר לאזור בריכוז גבוה יותר דרך קרום חדיר למחצה. לאחר מכן הוא מתנהל כלפי מעלה מהשורשים, דרך הגבעול ועד העלים על ידי רקמת האקסילם. הוא מועבר לכל התאים, דרך הווריד וענפיהם.

הכלורופלסטים מכילים את הפיגמנט הירוק, (כלורופיל) המעניק לצמחים את צבעו ומסוגל לספוג אנרגיית אור מאור השמש. אנרגיה זו משמשת לאחד השלבים החיוניים הראשונים בפוטוסינתזה; כלומר פיצול מולקולת המים לחמצן ומימן. חמצן זה משתחרר לאטמוספירה. רכיבי המימן משמשים גם מפחיתים פחמן דו חמצני, בסדרה של אנזימים ותגובות צורכות אנרגיה, ליצירת תרכובות אורגניות מורכבות כמו סוכרים ועמילנים.

במהלך הפוטוסינתזה תרכובות ממשיכות אנרגיה כמו פחמימות מסונתזות מתרכובות המכילות אנרגיה נמוכה כמו פחמן דו חמצני ומים בנוכחות אור שמש וכלורופיל. מכיוון שאנרגיה סולארית נחוצה לפוטוסינתזה, התהליך לא יכול להתרחש בלילה בשל היעדר אור שמש. התוצרים הסופיים של הפוטוסינתזה הם פחמימות וחמצן. הראשון מופץ לכל חלקי המפעל. האחרונים ניתנים כגז דרך הסטומה בחזרה לאטמוספירה בתמורה לפחמן הדו חמצני שנלקח. ניתן להוכיח התרחשות של פוטוסינתזה בעלים ירוקים על ידי ניסויים המראים את ספיגת הפחמן הדו חמצני, המים והאנרגיה על ידי עלים, וייצור חמצן ופחמימות. ניתן להקים ניסויים פשוטים להדגמת הוצאת חמצן על ידי צמחים ירוקים, יצירת פחמימות (כלומר עמילן) בעלים והדרישות של פחמן דו חמצני, אור שמש וכלורופיל ליצירת עמילן בעלים ירוקים.

ניסויים בפיזיולוגיה כוללים הצבת חומרים ביולוגיים כמו צמחים ובעלי חיים או חלקי צמחים ובעלי חיים בתנאים יוצאי דופן, למשל צנצנות, כלובים או ארגזים. אם נקבעו ניסויים להראות את ההשפעות המיוצרות מהיעדר פחמן דו חמצני במהלך התהליך הפוטוסינתטי, ניתן לטעון שהתוצאה המתקבלת מניסוי כזה נובעת באופן חלקי בשל הצבת החומר הביולוגי בתנאי ניסוי לא טבעיים. , לפיכך, יש צורך בהקמת שני ניסויים כמעט זהים; האחד ממוקם בתנאים רגילים (ניסוי הבקרה) בו נמצאים כל הגורמים הדרושים לפוטוסינתזה ואילו השני (ניסוי הבדיקה) ממוקם במצב בו גורם בודד מסולק או משתנה בעוד כל הגורמים קיימים. זה מאפשר לנסיין להיות בטוח שהתוצאה המוצגת על ידי ניסוי הבדיקה שלו נובעת מהגורם המסולק או המגוון ולא מההגדרות הניסויים. לפיכך, ניסוי הבקרה משמש כמדריך להבטחת המסקנה המתקבלת על ידי ניסוי הבדיקה אינה כשל.

לאחר ניסויים נכונים מסוימים התצפית מראה בבירור שחמצן משתחרר רק כאשר מתרחשת פוטוסינתזה, כלומר במהלך היום. לא יכול להיווצר עמילן אם אין אור שמש אם כי כל הגורמים החיוניים האחרים כמו מים, פחמן דו חמצני וכלורופיל עשויים להיות קיימים.

הפוטוסינתזה המרכיב הבסיסי של התזונה שיחקה יחידת החיים הבריאים והיא ממלאת תפקיד חיוני באורגניזמים חיים. המבנים הסלולריים המורכבים של צמחים בנויים מהתוצר העיקרי של הפוטוסינתזה, כלומר פחמימה פשוטה כמו גלוקוז. בשלב זה, עלינו להבין כי למרות שהושם דגש רב על הפוטוסינתזה, תהליך סינתזת החלבון חשוב לא פחות מהראשון. במהלך סינתזת החלבונים, תרכובות חנקניות הנספגות על ידי צמחים ובמקרים מסוימים, זרחן ואלמנטים אחרים, משתלבות עם גלוקוז ליצירת החלבונים הצמחיים השונים.
מלבד התורם לסינתזה של חלבונים מהצומח, גלוקוז חשוב גם מכיוון שניתן להפוך אותו לשומנים ושמנים לאחר סדרה של תגובות כימיות. זהו גם המוצר העיקרי שממנו נוצרות תרכובות אורגניות אחרות.

לא ניתן להדגיש יתר על המידה את חשיבות הפוטוסינתזה בכל מחזורי המזון. בעלי חיים אינם מסוגלים לנצל את אנרגיית השמש כדי לסנתז תרכובות עשירות באנרגיה מחומרים פשוטים הזמינים כמו מים ופחמן דו חמצני המצוי באטמוספירה סביבנו, אלא שהקרניים האולטרה סגולות מהשמש גורמות לחלק מהגוף החי; את המלנין והקרטין הוא משפיע על צבע וחוזק עור בעלי החיים, וכמה נזקים פנימיים. מהקרניים, לכן מזל שלצמחים יש את היכולת להשתמש באנרגיה המסופקת על ידי אור השמש כדי לסנתז ולאחסן תרכובות עשירות באנרגיה, שבסופו של דבר כל צורות חיי בעלי החיים תלויים בהן.

להישרדותו, האדם אוכל לא רק מוצרי צמחים כמו פירות, ירקות ודגנים, אלא גם בעלי חיים כמו בקר ודגים. בקר ובעלי חיים אוכלי עשב אחרים תלויים לחלוטין בחיי הצמחים לקיומם. בעוד שדגים מסוימים הם אוכלי עשב, באחרים יש תזונה מעורבת ומספר רב הם טורפים לחלוטין. בעלי חיים טורפים תלויים בעקיפין בצמחים למחייתם. התזונה המיידית שלהם מורכבת מבעלי חיים קטנים יותר שהם עצמם חייבים להאכיל, אם לא לגמרי, אז חלקית, מצמחים. הפוטוסינתזה היא השלב הראשון בכל מחזורי המזון.

במהלך תהליך הפוטוסינתזה, פחמן דו חמצני מוסר מהאטמוספירה ומוסיפים לו חמצן. אם תהליך הטיהור הזה לא היה קיים בטבע, בקרוב האטמוספירה תהיה רוויה בפחמן הדו -חמצני שנפלט במהלך הנשימה של בעלי חיים וצמחים ובמהלך פירוק החומר האורגני כך שכל החיים ייעצרו בהדרגה. ללא פוטוסינתזה לא תהיה תזונה. ואם אין תזונה, יצור חי לא יתקיים. ואם אין יצורים חיים בכדור הארץ כדור הארץ עדיין יהיה נטול צורה וחסר כל. לא יהיה דבר שיצורים חיים יעבדו אם הפוטוסינתזה לא תחזור. אני תוהה מה יהיה גורלם של יצורים חיים היום או מתישהו, כאשר הפוטוסינתזה תיעצר.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *