Kon Nganong Berde ang Balili—Pagsusi sa “Photosynthesis”

“NGANONG berde ang balili?” Tingali nakapangutana ka niana sa bata ka pa. Natagbaw ka ba sa tubag? Ang mga pangutana sa mga bata nga sama niini mahimong tulokibon kaayo. Kini makapukaw kanato sa pagtan-aw ug maayo sa adlaw-adlaw nga mga butang nga gibalewala nato ug madayag ang natagong mga kahibudnganan nga wala nato dahoma nga anaa diha.

Aron masabtan kon nganong berde ang balili, handurawa ang usa ka butang nga daw walay kalabotan sa balili. Sulayi paghanduraw ang usa ka hingpit nga pabrika. Ang hingpit nga pabrika maoy hilom nga nagaandar ug maanindot nga tan-awon, dili ba? Imbes mopagawas ug hugaw, ang hingpit nga pabrika sa tinuod magpauswag sa palibot sa mismong pagdagan niini. Siyempre, mohimo kinig usa ka butang nga mapuslanon​—sa pagkatinuod hinungdanon​—sa tanan. Ang ingon niana nga pabrika kinahanglang pinaandar sa enerhiya gikan sa adlaw, dili ba? Nianang paagiha, kini wala magkinahanglan ug mga elektrikal nga koneksiyon o mga paghatod ug karbon o aseite sa pagpaandar niana.

Walay duhaduha ang hingpit nga pabrika nga gipaandar gikan sa enerhiya sa adlaw magagamit ug mga pliego sa pagdakop sa enerhiya sa adlaw nga mas maayo kaayo kay sa teknolohiya karon sa tawo. Kini kinahanglang episyente kaayo, dili-mahal, ug dili-makahugaw, sa paghimo ug sa paggamit niini. Bisag nagagamit kini sa labing modernong teknolohiya nga mahanduraw, ang hingpit nga pabrika nagagamit niini nga walay-banha, wala kanang wala-dahomang pagkapalyar, pagkaguba, o walay hunong nga pagpaangay nga daw maoy gikinahanglan sa kinabag-ohang teknolohiya karong mga adlawa. Kita magdahom nga ang hingpit nga pabrika bug-os nga nagaandar sa kaugalingon, nga dili na kinahanglang bantayan pa ug tawo sa mag-andar. Sa pagkatinuod, kini moayo-sa-kaugalingon, nagabuhi-sa-kaugalingon, ug bisan nagahulad-sa-kaugalingon.

Ang hingpit nga pabrika maoy tumotumo ba lamang sa siyensiya? Usa ka yanong hinandurawng plano nga dili-makab-ot? Dili gayod, kay ang hingpit nga pabrika maoy sama ka tinuod sa balili ilalom sa imong mga tiil. Sa pagkamatuod, kini mao ang balili sa ilalom sa imong mga tiil, lakip sa mga pako diha sa imong opisina ug sa kahoy gawas sa imong bentana. Abi nimo, ang hingpit nga pabrika mao ang bisan unsang berdeng tanom! Gipaandar sa kahayag-sa-adlaw, ang berdeng mga tanom nagagamit ug carbon dioxide, tubig, ug minerales sa paggamag pagkaon, direkta o dili-direkta, sa halos tanang kinabuhi sa yuta. Sa ingon, sila nagapuno pag-usab sa atmospera, nagawala sa carbon dioxide ug nagapagawas ug lunsayng oksiheno.

Tanantanan, ang berdeng mga tanom sa yuta mopagawas ug gibanabanang 150 bilyones ngadto sa 400 bilyones ka toneladang asukar matag tuig​—mas daghan pa kaayong materyales kay sa magama sa tanang tawhanong pabrika sa puthaw, asero, kotse, ug mga sakyanan sa kahanginan nga gitipon. Ginahimo nila kini pinaagi sa paggamit sa enerhiya gikan sa adlaw sa pagkuha sa mga atomo sa idroheno gikan sa mga molekula sa tubig ug unya itapot kadtong mga atomo sa idroheno ngadto sa mga molekula sa carbon dioxide gikan sa hangin, naghimo sa carbon dioxide nga carbohydrate nga nailhang asukar. Kining talagsaong proseso gitawag ug photosynthesis. Dayon ang mga tanom makagamit sa ilang bag-ong mga molekula sa asukar alang sa enerhiya o makatapo niini nga mahimong starch alang sa pondong pagkaon o cellulose, ang gahi, lanoton nga materyal nga maoy katukoran sa lanot sa tanom. Hunahunaa lang kana! Sa magtubo kini, kanang dakong kahoyng sequoia nga nagbuntaog nga 90 metros ibabaw kanimo sa dakong bahin hinimo gikan sa hangin, usa ka molekula sa carbon dioxide ug usa ka molekula sa tubig nga sunodsunod, diha sa dili-maisip nga minilyong mikroskopikong gidak-ong ‘mga asembolanan’ nga gitawag ug mga chloroplast. Apan sa unsang paagi?

Pagsusi sa “Makina”

Ang paghimog usa ka sequoia gikan sa hangin (dugang sa tubig ug pipila ka minerales) tinuod gayod nga katingalahan, apan dili kini usa ka madyik. Kini maoy resulta sa intelihenteng disenyo ug teknolohiya nga mas moderno kay sa bisan unsa nga nabatonan sa tawo. Anam-anam, ang mga siyentipiko nagpakadiskobreg komplikadong mga mekanismo sa photosynthesis sa magtan-aw sa dakong kahibulong sa sobra-ka-modernong biokemistriya nga nagakahitabo sa sulod. Makigsusi kita uban kanila sa “makina” nga maoy responsable sa halos tanang kinabuhi sa yuta. Lagmit kita sugod makakuhag tubag sa atong pangutanang “Nganong berde ang balili?”

Magkuha sa atong kasaligang mikroskopyo, atong tan-awon ang usa ka ordinaryong dahon. Sa mga mata nga walay mikroskopyong gamiton, ang tibuok dahon daw berde, apan kana usa ka matamata. Ang indibiduwal nga mga selula sa tanom nga atong makita ilalom sa mikroskopyo dili diay berde. Hinunoa, kini halos sihag, apan ang matag usa nasudlan tingali ug 50 ngadto sa 100 ka gagmiting nga mga tuldok nga berde. Kining mga tuldoka mao ang mga chloroplast, diin ang tandogonon-kaayog-kahayag nga berdeng chlorophyll makita ug diin mahitabo ang photosynthesis. Unsay nagakahitabo sa sulod sa mga chloroplast?

Ang chloroplast maoy sama sa usa ka gaming nga bag nga adunay gagmitoyng sapya nga mga bag nga gitawag ug mga thylakoid sa sulod niini. Sa kataposan, atong nakita ang berde diha sa balili. Ang berdeng mga molekula sa chlorophyll nasuksok sa ibabaw sa mga thylakoid, nga dili sinulagma, kondili maayong pagkaorganisar nga mga asembolanan nga gitawag ug mga photosystem. Adunay duha ka matang sa photosystem sa kadaghanang berdeng mga tanom, nga nailhan ingong PSI (photosystem I) ug PSII (photosystem II). Ang mga photosystem nagalihok samag mga tem nga hanas sa panggama diha sa pabrika, ang matag usa nagaatiman sa usa ka espesipikong sunodsunod nga mga ang-ang sa photosynthesis.

“Usik” nga Dili Mausik

Inigdapat sa kahayag sa adlaw sa ibabaw sa thylakoid, ang mga han-ay sa PSII nga mga molekula sa chlorophyll nga gitawag ug mga light-harvesting complex naghulat sa pagsikop niini. Kining maong mga molekula interesado kaayo sa pagsuhop sa pulang kahayag sa usa ka espesipikong wavelength. Sa lainlaing mga dapit diha sa thylakoid, ang mga han-ay sa PSI nagbantay sa kahayag nga may taastaas nga wavelength. Kasamtangan, ang chlorophyll ug ang pipila sa ubang mga molekula, sama sa mga caratenoid, nagasuhop sa asul ug ubeg kolor nga kahayag.

Busa nganong berde ang balili? Sa tanang wavelength nga modapat sa mga tanom, ang berdeng kahayag lamang ang dili nila magamit, busa kini yanong nagatugpo ug balik sa kahayag sa atong naghulat nga mga mata ug mga kamera. Hunahunaa lang kana! Ang bugnawng mga berde sa tingpamulak, maingon man ang lutong esmeraldang pagkaberde sa ting-init, maoy resulta gikan sa mga wavelength nga wala kinahanglana sa mga tanom apan gikahinangpan nato nga mga tawhanon! Dili sama sa polusyon ug sa usik gikan sa mga pabrika sa tawo, kini nga “usik” nga kahayag dili gayod mausik sa magtan-aw kita sa matahom nga kabalilihan o lasang, nga nagpapresko sa atong mga kalag tungod sa maanindot nga kolor sa kinabuhi.

Balik sa chloroplast, sa han-ay sa PSII, ang enerhiya gikan sa pulang bahin sa sidlak sa kahayag gibalhin ngadto sa mga electron diha sa mga molekula sa chlorophyll hangtod, sa kataposan, ang usa ka electron makargahan, o “mapukaw,” nga kining tanan molukso gikan sa han-ay, ngadto sa mga kamot sa naghulat nga molekulang tighatod diha sa layalaya sa thylakoid. Sama sa usa ka mananayaw nga ginapasa gikan sa usa ka paris ngadto sa lain, ang electron ginapasa gikan sa usa ka tighatod nga molekula ngadto sa lain samtang kini anam-anam nga mahutdan ug enerhiya. Sa dihang hinay na kaayo ang enerhiya niini, kini luwas nga magamit sa pagpuli sa usa ka electron diha sa laing photosystem, ang PSI.​—Tan-awa ang dibuho 1.

Kasamtangan, ang han-ay sa PSII mahutdan ug usa ka electron, nga magpaarang niini nga makargahan ug dugang enerhiya ug andam nga pulihan sa electron ug usa nga nahurot niini. Sama sa usa ka tawo nga mao pay pagdiskitar nga nakuotan ang iyang bulsa, ang dapit sa PSII nga nailhan ingong oxygen-evolving complex matarantar. Asa makita ang usa ka electron? Aha! Nagsuroysuroy sa duol mao ang alaot nga molekula sa tubig. Kini seguradong makuratan.

Pagbungkag sa mga Molekula sa Tubig

Gilangkoban ang molekula sa tubig ug igoigo ka dako nga atomo sa oksiheno ug duha ka mas gagming nga mga atomo sa idroheno. Ang oxygen-evolving complex sa PSII nasudlan ug upat ka ion nga aserong manganese nga magkuha sa mga electron gikan sa mga atomo sa idroheno diha sa molekula sa tubig. Ang resulta mao nga ang molekula sa tubig mabungkag sa duha ka positive nga mga ion (mga proton) sa idroheno, usa ka atomo sa oksiheno, ug duha ka electron. Sa dihang magkadaghan nga molekula sa tubig ang maputolputol, ang mga atomo sa oksiheno magparis ingong mga molekula sa gas nga oksiheno, nga ibalik sa mga tanom ngadto sa hangin aron atong magamit. Ang mga ion nga idroheno mosugod sa pagdaghan diha sa sulod sa “bag” sa thylakoid, diin didto kini magamit sa tanom, ug ang mga electron gamiton sa pagsuplay pag-usab sa PSII complex, nga karon andam sa pagsubli sa siklo sa daghang higayon matag segundo.​—Tan-awa ang dibuho 2.

Sa sulod sa puyopuyo sa thylakoid, ang naghuot nga mga ion sa idroheno magsugod sa pagpangitag kagul-an. Dili lamang duha ka ion sa idroheno ang madugang sa matag higayong mabungkag ang molekula sa tubig kondili ubang mga ion sa idroheno ang madala ngadto sa puyopuyo sa thylakoid pinaagi sa electron nga PSII samtang kini ginapasa ngadto sa PSI complex. Dili magdugay, ang mga ion sa idroheno maghagong samag nangasukong mga putyukan diha sa nagdasok pag-ayong udlan. Sa unsang paagi sila makagawas?

Nakita nga ang hawod kaayong Tigdisenyo sa photosynthesis nagtaod ug pultahang nagbiyo nga adunay usa lamang ang gawasanan, diha sa matang sa usa ka espesyal nga enzyme nga gamiton sa paghimog usa ka hinungdanon kaayong cellular nga sugnod nga gitawag ug ATP (adenosine triphosphate). Samtang mangusog ang mga ion sa idroheno sa paggawas sa pultahang nagbiyo, nagasuplay sila ug enerhiya nga gikinahanglan aron makargahan pag-usab ang nahurot nga molekulang ATP. (Tan-awa ang dibuho 3.) Kaamgid ang mga molekulang ATP sa gagming nga cellular nga mga baterya. Kini mopagawas ug gagming nga mga sulbong sa enerhiya, diha mismo sa cell, alang sa tanang matang sa reaksiyon diha sa cell. Sa ulahi, kining mga molekulang ATP kinahanglan unya sa asembolanan sa asukar alang sa photosynthesis.

Gawas sa ATP, adunay laing gamayng molekula nga hinungdanon sa pagtapok sa asukar. Kini gitawag ug NADPH (napakubsang matang sa nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Ang mga molekula sa NADPH kaamgid sa gagmayng mga trak dekarga, ang matag usa nagdala ug atomo sa idroheno ngadto sa usa ka naghulat nga enzyme nga nagkinahanglan sa atomo sa idroheno sa pagtabang sa paggamag molekula sa asukar. Ang paggamag NADPH maoy trabaho sa PSI complex. Samtang ang usa ka photosystem (PSII) nagkapuliki sa pagbungkag sa mga molekula sa tubig ug gamiton kini sa paggamag ATP, ang laing photosystem (PSI) nagsuhop ug kahayag ug nagpagawas ug mga electron nga gamiton sa ulahi sa paghimog NADPH. Ang mga molekula sa ATP ug NADPH ipondo diha sa mga luna sa gawas sa thylakoid aron magamit sa umaabot diha sa asembolanan sa asukar.

Ang Relyibo Magabii

Binilyong tonilada sa asukar ang magama matag tuig sa photosynthesis, ug bisan pa niana ang gipaandar-sa-kahayag nga mga reaksiyon sa photosynthesis sa aktuwal dili mogamag bisan unsang asukar. Ang ginahimo lamang nila mao ang ATP (“mga baterya”) ug NADPH (“mga trak dekarga”). Gikan dinhi, ang mga enzyme diha sa stroma, o luna sa gawas sa mga thylakoid, mogamit ug ATP ug NADPH sa paghimog asukar. Gani, ang planta makahimog asukar diha sa bug-os nga kangitngit! Mahimong ikakomparar nimo ang chloroplast sa usa ka pabrika nga dunay duha ka tripulante (PSI ug PSII) sulod sa mga thylakoid nga naghimog mga baterya ug mga trak dekarga (ATP ug NADPH) nga pagagamiton sa ikatulong tripulante (espesyal nga mga enzyme) pagawas sa stroma. (Tan-awa ang dibuho 4.) Kanang ikatulong tripulante maghimog asukar pinaagi sa pagdugang ug mga atomo sa idroheno ug mga molekula sa carbon dioxide sa tukma gayod nga pagkasunodsunod sa kemikal nga reaksiyon ginamit ang mga enzyme diha sa stroma. Ang tanang tulo ka tripulante makatrabaho maadlaw, ug ang tripulante sa asukar maoy morelyibo sa pagtrabaho magabii usab, labing menos hangtod ang mga suplay sa ATP ug NADPH gikan sa relyibo sa maadlaw mahurot.

Imong mahunahuna ang stroma ingong usa ka matang sa ahensiya nga tigtupotupo ug selula, nga puno sa mga atomo ug mga molekula nga kinahanglang “ipakasal” sa usag usa apan dili gayod mag-ipon sa kinaugalingon. Ang pipila ka enzyme kaamgid sa apurado kaayong gagmayng mga tigtupotupo.a Kini maoy mga protina nga mga molekula nga adunay linain nga mga porma nga magpaarang kanila sa pagkapyot diha sa husto gayod nga mga atomo o mga molekula alang sa usa ka partikular nga reaksiyon. Apan, dili sila matagbaw lamang sa pagpailaila sa umaabot nga kapikas sa kaminyoon sa molekula. Ang mga enzyme dili matagbaw hangtod ilang makita nga mahitabo ang kasal, busa ilang sikopon ang umaabot nga magtiayon ug dalhon ang nagpanuko nga mga paris aron direktang magkadapat sa usag usa, ginapamugos ang kasal diha sa usa ka matang sa biokemikal nga kasal nga linugos. Human sa seremonya, ang mga enzyme magpagawas ug bag-ong mga molekula ug balikbalik nga sublion ang proseso. Diha sa stroma ilibot pagpasa sa mga enzyme ang natapos ug diyutay nga mga molekula sa asukar sa grabeng gikusgon, nga nagahan-ay kanila pag-usab, nagkarga kanila ug ATP, nagadugang ug carbon dioxide, nagatapot ug idroheno, ug, sa kataposan, nagapadalag tulo-ka-carbon nga asukar aron dugang nga pagabag-ohon diha sa laing dapit sa selula ngadto sa glucose ug daghan pang ubang mga kalainan.​—Tan-awa ang dibuho 5.

Nganong Berde ang Balili?

Ang photosynthesis maoy labaw pa kay sa paninugdang kemikal nga reaksiyon lamang. Kini maoy biokemikal nga panag-angay nga katingalahan ang kakomplikado ug pagkalisod sabton. Gipadayag kini niining paagiha sa librong Life Processes of Plants: “Ang photosynthesis maoy usa ka talagsaon, maayo kaayong pagkapaigong proseso sa paggamit sa enerhiya sa mga photon sa adlaw. Ang komplikadong arkitektura sa tanom ug ang makuti kaayong biokemikal ug genetikanhong mga tigpaangay nga nagapaigo sa kalihokan sa photosynthesis maisip ingong mga paghapsay sa paninugdang proseso sa pagdakop sa photon ug sa paghimo sa enerhiya niini nga kemikal nga matang.”

Sa laing pagkasulti, ang pag-ugkat kon nganong berde ang balili maoy pagtan-aw sa kahibulongang disenyo ug teknolohiya nga mas superyor kay sa bisan unsang namugna sa tawo​—nagapaigo-sa-kaugalingon, nagamentinar-sa-kaugalingon, submikroskopikong “mga makina” nga nagaandar sa linibo, o minilyon pa, nga mga siklo matag segundo (walay saba, polusyon, o kangil-ad), nga nagahimo sa sidlak sa adlaw nga asukar. Ang pagkahibalo kon nganong berde ang balili mohatag kanatog higayon sa pag-aninaw sa hunahuna sa usa ka tigdisenyo ug inhenyero nga hawod sa tanan​—ang atong Maglalalang, si Jehova nga Diyos. Hunahunaa kini sa sunod higayon nga kalingawan mo ang usa sa matahom, nagahatag-ug-kinabuhi, hingpit nga mga pabrika ni Jehova o sa sunod higayon nga maglakaw ka lang nianang maanindot nga berdeng balili.

[Footnote]

[Picture Credit Line sa panid 18]

Letrato sa sulod: Colorpix, Godo-Foto

[Hulagway sa panid 19]

Sa unsang paagi gipatubo sa photosynthesis kining kahoya?

[Diagram sa panid 20]

Dibuho 1

[Diagram sa panid 20]

Dibuho 2

[Diagram sa panid 21]

Dibuho 3

[Diagram sa panid 21]

Dibuho 4

[Diagram sa panid 22]

Dibuho 5