No Apay a Berde ti Ruot​—Panangusig iti Photosynthesis

“APAY a berde ti ruot?” Nalabit nayimtuodmon dayta a saludsod idi ubingka. Napnekka met laeng aya iti naisungbat? Talaga a mamagpanunot dagiti saludsod ti ubbing a kas iti daytoy. Abbukayendatayo a mangusig a naimbag kadagiti banag a saantay unay nga ikaskaso iti inaldaw ken ipalgak dagiti nalmeng a pagsidsiddaawan a ditay pulos ipagpagarup nga adda sadiay.

Tapno maawatam no apay a berde ti ruot, darepdepem ti banag a kaslattay awan pakainaiganna iti ruot. Padasem a darepdepen ti perpekto a paktoria. Naulimek la ketdi ti panagandar ti perpekto a paktoria ken makaay-ayo a kitaen, di ngamin? Imbes a mangmulit, ti perpekto a paktoria aktual a pasayaatenna ti aglawlaw babaen iti mismo a panagandarna. Siempre, mangpataud dayta iti makagunggona​—kinapudnona nagpateg​—para iti amin. Rumbeng a ti perpekto a paktoria paandaren koma ti init, di ngamin? Ta no kasta, saanen a kasapulan a maikonektar iti koriente wenno makargaan iti coal wenno lana a mangpaandar iti dayta.

Sigurado a ti perpekto a paktoria a paandaren ti init agusar kadagiti solar panel a nasaysayaat nga amang ngem iti agdama a teknolohia ti tao. Kasta unay ti kinaepisienteda, nalaka, ken di mangmulit, agpadpada iti mangpataud ken iti mangusar. Nupay usarenna ti kaaadelantaduan a teknolohia a mapanunot, saan nga abusuen ti perpekto a teknolohia ti panangusar iti dayta, nga awan dagiti kellaat a panagpalia, pannakaperdi, wenno naynay a panangmantener a kaslattay kasapulan ti kabaruan a moderno a teknolohia kadagitoy nga aldaw. Namnamaentayo ti naan-anay a panagandar ti perpekto a paktoria, a din kasapulan a paandaren ti tao. Kinapudnona, tarimaanenna met laeng ti bagina, sustinerenna met laeng ti bagina, ken mangaramid pay ketdi iti kaaspingna.

Science fiction la kadi ti perpekto a paktoria? Ilusion laeng? Talaga a saan, agsipud ta ti perpekto a paktoria ket agpayso a kas iti ruot a badbaddekanyo. Kinapudnona, dayta ti ruot a badbaddekanyo, agraman ti pako iti opisinayo ken ti kayo iti ruar ti tawayo. Kinapudnona, ti perpekto a paktoria ket aniaman a berde a mula! Babaen ti panangpaandar ti lawag ti init, mangusar dagiti berde a mula iti carbon dioxide, danum, ken mineral a mangpataud iti taraon, direkta wenno saan a direkta, para iti gistay amin a kita ti nabiag ditoy daga. Pagbanaganna, dalusanda ti atmospera, nga ikkatenda ti carbon dioxide, ken mangiruarda iti nadalus nga oksiheno.

No dagupen, mangpataud dagiti berde a mula ti daga iti napattapatta a 150 bilion agingga iti 400 bilion a tonelada nga asukar iti kada tawen​—ad-adu nga amang a material ngem ti mapagdadagup a produkto dagiti paktoria ti landok, asero, lugan iti takdang ken tangatang iti intero a sangatauan. Aramidenda daytoy babaen ti panangusar iti enerhia ti init tapno maikkat dagiti atomo ti hidrohena manipud kadagiti molekula ti danum sada ikabit dagidiay nga atomo ti hidrohena kadagiti molekula ti carbon dioxide iti angin, a mamagbalin iti carbon dioxide kas carbohydrate a pagaammo kas asukar. Maawagan iti photosynthesis daytoy a nakaskasdaaw a proseso. Mabalin ngaruden nga usaren dagiti mula ti baro a molekula ti asukarda para enerhia wenno pagtiponenda ida a mangbukel iti gawgaw para iti pannakaipempen ti taraon wenno mangbukel iti cellulose, ti nasupnet, naammurat a material a mangbukel iti ammurat ti mula. Agasem dayta! Bayat a dumakkel, dayta nagdakkel a kayo ti sequoia nga agtayag iti 90 metro ket naaramid kaaduanna iti angin, maysa a molekula ti carbon-dioxide ken saggaysa a molekula ti danum, iti di mabilang a minilion a mikroskopiko a ‘pagsangalan’ a maawagan chloroplast. Ngem kasano a maaramid daytoy?

Panangusig iti “Makina”

Talaga a nakaskasdaaw, ngem saan a sinasalamangka ti panangaramid iti sequoia manipud angin (agraman danum ken sumagmamano a mineral). Gapuanan dayta ti intelihente a panangdibuho ken teknolohia a komplikado nga amang ngem ti aniaman nga ik-ikutan ti tao. In-inut a taktakuaten dagiti sientipiko ti komplikado a mekanismo ti photosynthesis tapno anagenda ti nakaskasdaaw a biokemistria a mapaspasamak iti unegna. Kaduaentay ida a mangusig iti “makina” a mangpapaandar iti gistay amin a biag ditoy daga. Nalabit mangrugitayton a makasarak iti sungbat ti saludsodtayo nga “Apay a berde ti ruot?”

Usigentayo ti maysa a kadawyan a bulong babaen ti panangalatayo iti mapagpiaran a mikroskopiotayo. Iti mismo a mata, kasla berde ti intero a bulong, ngem saan a kasta. Saan gayam a berde amin dagiti selula ti tunggal mula a kitaentayo iti mikroskopio. Imbes ketdi, kaaduanna a nalitnawda, ngem tunggal maysa aglaon iti nalabit 50 agingga iti 100 a bassiusit a berde a tulnek. Chloroplast dagitoy a tulnek a pakasarakan iti sensitibo iti lawag a berde a chlorophyll ken pakaar-aramidan ti photosynthesis. Aniat’ mapaspasamak iti uneg dagiti chloroplast?

Ti chloroplast gayam ket kas iti bassiusit a bag nga addaan iti babassit pay a daplat a bag a maawagan thylakoid iti unegna. Nasarakantay met laengen ti berde iti ruot. Dagiti molekula ti berde a chlorophyll ket nailumlom iti rabaw dagiti thylakoid, saan nga agsisina, no di ket nagsayaat ti pannakaorganisarna a pagsangalan a maawagan photosystem. Adda dua a kita ti photosystem iti kaaduan a berde a mula, a pagaammo kas PSI (photosystem I) ken PSII (photosystem II). Dagiti photosystem agtignayda kas batido a timpuyog dagiti managpataud ti produkto iti maysa a paktoria, a tunggal maysa ti mangay-aywan kadagiti agsasaruno nga espesipiko nga addang ti photosynthesis.

“Basura” a Saan a Masayang

Bayat a saruten ti lawag ti init ti rabaw ti thylakoid, agur-uray dagiti grupo ti PSII dagiti molekula ti chlorophyll a maawagan light-harvesting complex a mangkubong iti dayta. Dagitoy a molekula ti nangnangruna nga interesado iti panangagsep iti nalabaga a lawag ti espesipiko a wavelength. Iti nadumaduma a disso iti thylakoid, sipsiputan dagiti grupo ti PSI ti lawag nga addaan iti kaslattay at-atiddog a wavelength. Kabayatanna, agpadpada a ti chlorophyll ken dadduma a molekula, kas kadagiti carotenoid, ti mangag-agsep iti asul ken lila a lawag.

Apay ngarud a berde ti ruot? Iti amin a wavelength a makagteng kadagiti mula, ti laeng berde a lawag ti awan serbina kadakuada, isu a basta aganninaw iti mangpalpaliiw a mata ken kameratayo. Agasenyo dayta! Ti makaay-ayo a berde no primavera, agraman ti natayengteng nga esmeralda a berde no kalgaw, ket maigapu iti wavelength a saan a kasapulan dagiti mula ngem ipatpategtayo a tattao! Saan a kas iti polusion ken basura dagiti paktoria ti tao, sigurado a saan a masayang daytoy a “basura” a lawag no matmatantayo ti nagpintas a karuotan wenno bakir, a mangbang-ar iti kararuatayo gapu kadagiti makaay-ayo a kolor ti biag.

No subliantayo ti chloroplast, iti grupo ti PSII, ti enerhia manipud iti nalabaga a paset ti lawag ti init ti nayakar kadagiti elektron dagiti molekula ti chlorophyll agingga a, kamaudiananna, agandar ti maysa nga elektron, wenno “nasindian,” nga uray la lumagto a naan-anay manipud iti grupo a mapan iti agur-uray a para-awit a molekula iti thylakoid membrane. Kas iti maysa a sumasala a maipasa iti sabasabali a kapareha, maipasa ti elektron manipud maysa a para-awit a molekula a mapan iti sabali bayat nga agin-inut a mapukawna ti enerhiana. No nakapuy unayen ti enerhiana, sitatalged a mausar tapno masukatan ti maysa nga elektron ti sabali a photosystem, ti PSI.​—Kitaem ti diagrama 1.

Kabayatanna, mapukpukawan ti grupo ti PSII iti maysa nga elektron, a mamagbalin iti dayta a positively charged ken nakasagana nga umawat iti maysa nga elektron a mangsukat iti maysa a napukaw. Kas iti tao a kataktakuatna a nasipdutan, ti lugar ti PSII a pagaammo kas ti oxygen-evolving complex ket madanagan. Pakasarakan ngata ti maysa nga elektron? Aha! Adda agpasiapasiar a pimpiman a molekula ti danum. Makigtot la ketdi dayta.

Panamagsisina Kadagiti Molekula ti Danum

Ti maysa a molekula ti danum ket buklen ti dakkel nga atomo ti oksiheno ken dua a babassit nga atomo ti hidrohena. Ti oxygen-evolving complex ti PSII aglaon iti uppat nga ion ti metal a manganese a mangikkat kadagiti elektron manipud kadagiti atomo ti hidrohena nga adda iti molekula ti danum. Ti resulta ket ti molekula ti danum ti agbalin a dua a positibo a hydrogen ions (protons), maysa nga atomo ti oksiheno, ken dua nga elektron. Bayat a marangrangkay ti ad-adu a molekula ti danum, agkadua dagiti atomo ti oksiheno a kas kadagiti molekula ti gas nga oksiheno, nga isubli ti mula iti angin tapno usarentayo. Dagiti ion ti hidrohena mangrugin a maurnong iti uneg ti “bag” ti thylakoid, a sadiay ti pangusaran ti mula kadakuada, ket dagiti elektron ti mausar a mangsuplay manen iti PSII complex, a nakasagana itan a mangulit iti siklo iti adu a daras iti kada segundo.​—Kitaem ti diagrama 2.

Iti uneg ti supot ti thylakoid, mangrugin dagiti nasidet nga ion ti hidrohena a mangsapul iti pagruaranda. Saan laeng a dua nga ion ti hidrohena ti mainayon kada maburak ti molekula ti danum no di ket dadduma nga ion ti hidrohena ti allukoyen dagiti elektron ti PSII iti supot ti thylakoid bayat a mayakarda iti PSI complex. Di agbayag, sumanayengsengton dagiti ion ti hidrohena a kas kadagiti makaunget nga uyokan iti napusek a balayda. Kasanoda a makaruar?

Ti nagsaririt a Nangdibuho iti photosynthesis sinuplayanna gayam ida iti agpusipos a ruangan nga addaan maymaysa laeng a pagruaran, babaen iti naisangsangayan nga enzyme a mausar a mangaramid iti nakapatpateg a sungrod ti selula a maawagan ATP (adenosine triphosphate). Bayat nga ipilit dagiti ion ti hidrohena ti rummuar iti agpusipos a ruangan, mangipaayda iti enerhia a kasapulan a mangpapigsa manen kadagiti nausar a molekula ti ATP. (Kitaem ti diagrama 3.) Dagiti molekula ti ATP ket kas kadagiti bassiusit a bateria ti selula. Mangsuplayda iti saggabassit nga enerhia, iti mismo a lugar, para iti amin a kita ti reaksion iti uneg ti selula. Inton agangay, dagitoy a molekula ti ATP kasapulanto iti pakaaramidan ti asukar babaen ti photosynthesis.

Malaksid iti ATP, adda sabali pay a bassit a molekula a nasken iti pannakaaramid ti asukar. Maawagan dayta iti NADPH (napaababa a porma ti nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Dagiti molekula ti NADPH ket kas iti babassit a para-tulod a trak, a tunggal maysa awitenna ti atomo ti hidrohena iti maysa nga agur-uray nga enzyme nga agkasapulan iti atomo ti hidrohena tapno matulongan nga agaramid iti molekula ti asukar. Trabaho ti PSI complex ti pannakapataud ti NADPH. Bayat a makumikom ti maysa a photosystem (PSII) a mamagsisina kadagiti molekula ti danum ken usaren ida a pangaramid iti ATP, ti dadduma a photosystem (PSI) ti mangag-agsep iti lawag ken mangiruruar kadagiti elektron a mausarto inton agangay tapno mapataud ti NADPH. Agpadpada a maipempen dagiti molekula ti ATP ken NADPH iti espasio iti ruar ti thylakoid a mausarto iti masanguanan iti panagaramid iti asukar.

Ti Kariliebo no Rabii

Binilion a tonelada nga asukar ti maaramid iti kada tawen babaen ti photosynthesis, ngem kaskasdi a ti paandaren-lawag a reaksion iti photosynthesis saan nga aktual a mangaramid iti aniaman nga asukar. Ti laeng aramidenda ket ATP (“dagiti bateria”) ken NADPH (“para-tulod a trak”). Manipud itoy, dagiti enzyme iti stroma, wenno espasio iti ruar dagiti thylakoid, usarenda dagiti ATP ken NADPH tapno mangaramid iti asukar. Kinapudnona, ti mula makaaramid iti asukar uray no iti naan-anay a kinasipnget! Maidiligmo ti chloroplast iti maysa a paktoria nga addaan dua a grupo dagiti trabahador (PSI ken PSII) iti uneg dagiti thylakoid a mangar-aramid kadagiti bateria ken para-tulod a trak (ATP ken NADPH) nga usarento ti maikatlo a grupo ti trabahador (naisangsangayan nga enzyme) iti ruar ti stroma. (Kitaem ti diagrama 4.) Mangaramid ti maikatlo a grupo dagiti trabahador iti asukar babaen ti panamagtitiponda kadagiti atomo ti hidrohena ken molekula ti carbon dioxide iti umiso nga agsasaganad a kemikal a reaksion a mangusar kadagiti enzyme iti stroma. Amin dagiti tallo a grupo ti trabahador ti agtrabaho no aldaw, ket dagiti trabahador a para-aramid iti asukar ti agtrabaho met iti rabii, uray kaskasano agingga a maibus dagiti suplay ti ATP ken NADPH nga agtaud iti agtrabaho iti aldaw.

Mabalin a panunotem ti stroma kas maysa a kita ti ahensia a mangalbasia kadagiti selula, a napno kadagiti atomo ken molekula a rumbeng a “pagkallaysaen” ngem dida kabaelan no bukbukodda. Sumagmamano nga enzyme ket kas iti manangdurog a babassit nga albasiador.a Isuda dagiti molekula ti protina nga addaan kadagiti naisangsangayan a sukog a mangipalubos kadakuada a manggammat iti mayanatup nga atomo wenno molekula agpaay iti partikular a reaksion. Nupay kasta, saanda laeng a mapnek a paginnammuen ti masanguanan a molekular nga agassawa. Saan a mapnek dagiti enzyme agingga a makitada a mapasamak ti panagkallaysa, isu a gammatanda ti agbalinto nga agassawa ket direkta a pagsinnanguenda ti maalumiim a pareha, nga ipilitda ti panagkallaysa iti arigna panangitutok iti paltog a biokemikal a kallaysa. Kalpasan ti kallaysa, mangiruar dagiti enzyme iti baro a molekulada ket ulitendanto manen ti proseso. Iti stroma, siparpardas nga ipasa dagiti enzyme ti medio kompleton a molekula ti asukar iti aglawlaw, nga urnosenda manen ida, a papigsaenda ida babaen iti ATP, a nayonanda iti carbon dioxide, isugpon ti hidrohena, ket, kamaudiananna, mangiruarda iti tallo-carbon nga asukar tapno ad-adda a mabaliwan nga agbalin a glucose ken adu pay a kita iti sabali a lugar iti selula.​—Kitaem ti diagrama 5.

Apay a Berde ti Ruot?

Saan laeng a simple a kemikal a reaksion ti photosynthesis. Biokemikal nga urnos dayta a makapaamanga ti kinakomplikado ken kinarikutna. Kastoy ti panangilawlawag ti libro a Life Processes of Plants: “Nakaskasdaaw, naurnos unay a proseso ti photosynthesis a pakausaran ti bileg dagiti photon ti init. Ti komplikado nga arkitektura ti mula ken ti nakaskasdaaw a kinarikut dagiti biokemikal ken genetiko a kontrol a mangigiya iti aktibidad ti photosynthesis mabalin a mamatmatan kas panangpasayaat kadagiti kangrunaan a proseso ti panangkubong iti photon ken pagbalinen ti bilegna a kemikal a kita.”

Iti sabali a pannao, ti panangammo no apay a berde ti ruot, isut’ panangmatmat buyogen ti panagamanga iti dibuho ken teknolohia a natantan-ok nga amang ngem iti aniaman a naaramidan ti sangatauan​—igiyana ti bagina, mantinerenna ti bagina, a bassiusit a “makina” nga agandar iti rinibu, wenno minilion pay ketdi, a siklo iti kada segundo (a saan a nauni, mangmulit, wenno naalas), a mamagbalin iti lawag ti init kas asukar. Kadatayo, daytat’ panangsirpat iti adda iti panunot ti katatan-okan a manangdibuho ken inheniero​—ti Namarsua kadatayo, ni Jehova a Dios. Panunotem dayta inton pagsiddaawam manen ti maysa kadagiti nagpintas, mangtaginayon-biag, a perpekto a paktoria wenno uray inton magnaka iti dayta nakaay-ayat a berde a ruot.

[Footnote]

[Picture Credit Line iti panid 18]

Makin-uneg a retrato: Colorpix, Godo-Foto

[Ladawann iti panid 19]

Kasano a napadakkel ti photosynthesis daytoy a kayo?

[Diagram iti panid 20]

Diagrama 1

[Diagram iti panid 20]

Diagrama 2

[Diagram iti panid 21]

Diagrama 3

[Diagram iti panid 21]

Diagrama 4

[Diagram iti panid 22]

Diagrama 5