Kung Bakit Luntian ang Damo​—Isang Masusing Pagsusuri sa Potosintesis

“BAKIT luntian ang damo?” Marahil ay naitanong mo iyan noong ikaw ay bata pa. Nasiyahan ka ba sa sagot? Ang mga tanong ng mga bata na gaya nito ay maaaring totoong napakalalim. Tayo’y pinangyayari nito na higit na pag-isipan ang karaniwang mga bagay na ating ipinagwawalang-bahala at nagsisiwalat ng natatagong kamangha-manghang bagay na hindi natin sukat akalaing naroroon.

Upang maunawaan kung bakit luntian ang damo, pag-isipan ang isang bagay na waring walang kinalaman sa damo. Guni-gunihin mo, kung magagawa mo, ang isang pinakamahusay na pabrika. Ang pinakamahusay na pabrika ay dapat na maging tahimik sa pagtakbo at kaakit-akit pagmasdan, hindi ba? Sa halip na magparumi, ang pinakamahusay na pabrika ay talagang magpapasulong sa kapaligiran sa pamamagitan mismo ng pagtakbo nito. Mangyari pa, ito’y gagawa ng isang bagay na kapaki-pakinabang​—totoong mahalaga​—para sa bawat isa. Ang gayong pabrika ay dapat na mapatatakbo ng enerhiyang galing sa araw, hindi ba? Sa ganiyang paraan, hindi na ito nangangailangan ng koneksiyon sa kuryente o hatiran pa ng karbon o langis upang paandarin ito.

Walang alinlangan na ang pinakamahusay na pabrika na pinatatakbo ng enerhiya ng araw ay gagamit ng mga solar panel na mas nakahihigit sa kasalukuyang teknolohiya ng tao. Ang mga ito’y mas mahusay, hindi magastos, at hindi nagpaparumi, kapuwa sa paggawa at paggamit ng mga ito. Bagaman ginagamit nito ang pinakamakabagong teknolohiya na maiisip ng isa, ito’y gagamitin ng pinakamahusay na pabrika sa isang pinakamabisang paraan, nang walang di-inaasahang nakasisirang bugso ng elektrisidad, pagkasira, o walang-katapusang pagkukumpuni na waring kailangan sa pinakamakabagong teknolohiya sa mga panahong ito. Aasahan natin na ang pinakamahusay na pabrika ay magiging lubusang awtomatiko, na hindi na nangangailangan ng pagsubaybay ng tao upang tumakbo. Kaya naman, ito’y magkukumpuni sa sarili, magtutustos sa sarili, at makokopya pa nga ang sarili nito.

Ang pinakamahusay bang pabrika ay isang kathang-isip lamang ng siyensiya? Isang hindi makatotohanang panaginip? Hinding-hindi, sapagkat ang pinakamahusay na pabrika ay kasintunay ng damo na nasa iyong paanan. Sa katunayan, ito ang damo na nasa iyong paanan, kasama na ang pakô na nasa iyong opisina at puno na nasa labas ng iyong bintana. Alam mo, ang pinakamahusay na pabrika ay ang anumang luntiang halaman! Dahil sa ginagatungan ng sikat ng araw, gumagamit ang mga luntiang halaman ng carbon dioxide, tubig, at mga mineral upang makagawa ng pagkain, nang tuwiran o hindi, para sa halos lahat ng anyo ng buhay sa lupa. Sa paggawa ng gayon, natutustusan nilang muli ang atmospera, inaalis ang carbon dioxide at naglalabas ng purong oksiheno.

Lahat-lahat, ang luntiang mga halaman sa lupa ay gumagawa ng tinatayang 150 bilyon hanggang 400 bilyong tonelada ng asukal bawat taon​—mas maraming materyal kaysa pinagsamang nagawa ng lahat ng pabrika ng yero, bakal, kotse, at sasakyang panghimpapawid ng tao. Ginagawa ito ng mga halaman sa pamamagitan ng paggamit ng enerhiyang mula sa araw upang alisin ang mga atomo ng hidroheno mula sa molekula ng tubig at pagkatapos ay isama ang mga atomong ito ng hidroheno sa mga molekula ng carbon dioxide mula sa hangin, na ginagawa ang carbon dioxide na maging karbohaydreyt na kilala bilang asukal. Ang kahanga-hangang prosesong ito ay tinatawag na potosintesis. Kaya magagamit ng mga halaman ang kanilang bagong molekula ng asukal para sa enerhiya o maaaring pagsamahin ang mga ito upang maging harina upang maging imbakan ng pagkain o nasa mga cellulose, ang matigas, mahiblang materyal na bumubuo sa himaymay ng halaman. Isip-isipin mo iyan! Habang ito’y lumalaki, ang pagkalaki-laking punong sequoia na iyon na tumataas ng 90 metro na nasa itaas mo ay karamihan nang nalikha mula sa hangin mismo, isang molekula ng carbon dioxide at isang molekula ng tubig nang magkakasunod, sa di-mabilang na milyun-milyong mikroskopikong ‘hilera ng gawaan’ na tinatawag na mga chloroplast. Subalit paano ito nagagawa?

Pagsusuri sa “Makina”

Totoong kamangha-mangha ang pagkalikha ng punong sequoia na mula sa hangin (kasali na ang tubig at ilang mineral), subalit hindi naman ito makahimala. Ito’y bunga ng matalinong pagkakadisenyo at teknolohiya na nakahihigit kaysa anumang makabagong teknolohiya na angkin ng tao. Unti-unti, pinanghihimasukan ng mga siyentipiko ang masalimuot na proseso ng potosintesis upang hangaan nang husto ang labis na makabagong biyokemikal na proseso na nagaganap sa loob. Samahan natin sila sa kanilang masusing pagsusuri sa “makina” na may pananagutan sa halos lahat ng anyo ng buhay sa lupa. Marahil ay makakakuha tayo ng kasagutan sa ating katanungang “Bakit luntian ang damo?”

Kunin natin ang ating maaasahang mikroskopyo, at ating suriin ang isang karaniwang dahon. Sa ating mga mata, ang buong dahon ay waring luntian, subalit iyan ay isang ilusyon lamang. Ang indibiduwal na mga selula ng halaman na ating nakikita sa ilalim ng mikroskopyo ay hindi naman talagang luntian. Sa halip, ang karamihan ng mga ito ay naaaninag, subalit bawat isa ay nagtataglay ng marahil 50 hanggang 100 maliliit na berdeng tuldok. Ang mga tuldok na ito ay mga chloroplast, kung saan ang luntiang chlorophyll na sensitibo sa liwanag ay masusumpungan at kung saan nagaganap ang potosintesis. Ano ang nagaganap sa loob ng mga chloroplast?

Ang chloroplast ay gaya ng isang maliit na bag na may mas maliliit na impis na bag na tinatawag na thylakoid sa loob nito. Sa wakas, nasumpungan natin ang luntiang kulay sa damo. Ang mga molekula ng luntiang chlorophyll ay nakabaon sa ibabaw ng mga thylakoid, nang hindi basta paano na lamang, kundi sa maayos at organisadong pagkakasunud-sunod na tinatawag na mga photosystem. May dalawang uri ng photosystem sa karamihan ng mga luntiang halaman, na kilala bilang PSI (photosystem I) at PSII (photosystem II). Ang mga photosystem ay kumikilos na gaya ng pantanging mga pangkat ng gumagawa sa isang pabrika, na ang bawat isa ay nangangalaga sa espesipikong pagkakasunud-sunod ng mga hakbang sa potosintesis.

“Mga Basura” na Hindi Nasasayang

Kapag tumama ang sinag ng araw sa pinakaibabaw ng thylakoid, ang pagkakasunud-sunod ng mga molekula ng chlorophyll ng PSII na tinatawag na mga light-harvesting complex ay naghihintay na mahuli ang liwanag na ito. Ang mga molekulang ito ay lalo nang gustung-gustong makuha ang pulang liwanag sa isang espesipikong wavelength. Sa iba’t ibang lugar sa thylakoid, ang magkakasunod na ayos PSI ay nag-aabang ng liwanag na may mas mahabang wavelength. Samantala, kapuwa ang chlorophyll at ang iba pang molekula, gaya ng mga carotenoid, ay tumatanggap ng liwanag na kulay asul at lila.

Kaya bakit luntian ang damo? Sa lahat ng wavelength na tumatama sa mga halaman, tanging ang luntiang liwanag ang walang halaga sa mga ito, kaya ito’y basta naipababanaag sa ating nagmamasid na mga mata at kamera. Isip-isipin mo ito! Ang napakarikit na luntiang tanawin ng tagsibol, gaya ng matingkad na luntiang esmeralda ng tag-araw, ay nagmula sa mga wavelength na hindi kailangan ng mga halaman subalit pinahahalagahan nating mga tao! Hindi tulad ng dumi at basura sa mga pabrika ng tao, ang “basurang” ito ng liwanag ay tiyak na hindi nasayang kapag tayo’y nakamasid sa magandang kaparangan o kagubatan, na nakarerepresko sa ating mga kaluluwa na may kalugud-lugod na kulay ng buhay.

Balikan natin ang chloroplast, sa magkakasunod na ayos ng PSII, ang enerhiya mula sa pulang bahagi ng liwanag ng araw ay nailipat sa mga electron sa mga molekula ng chlorophyll hanggang, sa wakas, isang electron ang lubhang napalalakas, o “napasisigla,” anupat ito’y tumatalon mula sa magkakasunod na ayos nang magkakasama, patungo sa katabing naghihintay na tagapagdalang molekula sa thylakoid membrane. Gaya ng isang mananayaw na ipinapasa sa iba’t ibang kapareha, ang electron ay ipinapasa mula sa iba’t ibang tagapagdalang molekula habang unti-unting nawawala nito ang enerhiya. Kapag mababa-baba na ang enerhiya nito, ligtas na magagamit ito upang halinhan ang isang electron sa ibang photosystem, PSI.​—Tingnan ang larawan 1.

Samantala, nawawalan ng isang electron ang hanay ng PSII, na nagpangyaring maging posibleng ito’y maging positibo at nag-aabang ng isang electron upang mahalinhan ang isa na nawala nito. Tulad ng isang tao na katutuklas pa lamang na siya’y nadukutan, ang lugar ng PSII na kilala bilang ang oxygen-evolving complex ay nagkakagulo. Saan masusumpungan ang isang electron? Aha! Gumagala-gala sa malapit ang isang kaawa-awang molekula ng tubig. Ito’y mabibigla nang husto.

Paghihiwa-hiwalay ng mga Molekula ng Tubig

Ang molekula ng tubig ay binubuo ng malaki-laking atomo ng oksiheno at dalawang mas maliliit na atomo ng hidroheno. Ang oxygen-evolving complex ng PSII ay nagtataglay ng apat na mga ion ng metal na manganese na nag-aalis sa mga electron mula sa mga atomo ng hidroheno sa molekula ng tubig. Ang bunga nito’y nahahati ang molekula ng tubig sa dalawang positibong mga ion ng hidroheno (proton), isang atomo ng oksiheno, at dalawang electron. Mientras mas maraming molekula ng tubig ang nagkakahiwa-hiwalay, ang mga atomo ng oksiheno ay napapahalo bilang mga molekula ng oksihenong gas, na ibinabalik ng halaman sa hangin upang ating magamit. Ang mga ion ng hidroheno ay nagsisimulang matipon sa loob ng “bag” ng thylakoid, kung saan ang mga ito’y magagamit ng mga halaman, at ang mga electron ay ginagamit upang matustusang muli ang PSII complex, na ngayo’y handa na upang ulitin ang siklo ng maraming ulit sa bawat segundo.​—Tingnan ang larawan 2.

Sa loob ng sisidlan ng thylakoid, ang nagsisiksikang mga ion ng hidroheno ay nagsisimulang maghanap ng malalabasan. Hindi lamang nadaragdagan ng dalawang ion ng hidroheno sa bawat pagkakataon ang isang molekula ng tubig kapag ito’y nahahati kundi ang iba pang ion ng hidroheno ay nahihila sa sisidlan ng thylakoid ng mga electron ng PSII habang ang mga ito’y naipapasa sa PSI complex. Hindi magtatagal, ang mga ion ng hidroheno ay humuhugong na gaya ng galit na bubuyog sa isang nagsisiksikang bahay-pukyutan. Paano sila makalalabas?

Lumilitaw na ang matalinong Disenyador ng potosintesis ay naglagay ng isang umiikot na pinto na may isa lamang labasan, sa anyo ng isang pantanging enzyme na ginagamit upang gumawa ng napakahalagang pinakagatong ng selula na tinatawag na ATP (adenosine triphosphate). Habang nagpupumilit na makalabas ang mga ion ng hidroheno sa umiikot na pinto, ang mga ito’y nagtutustos ng enerhiyang kinakailangan upang makargahang muli ang gamit nang mga molekula ng ATP. (Tingnan ang larawan 3.) Ang mga molekula ng ATP ay gaya ng maliliit na batirya. Ang mga ito ang nagtutustos ng bahagyang pagbuga ng enerhiya, doon mismo, para sa lahat ng uri ng mga reaksiyon sa selula. Sa dakong huli, ang mga molekula ng ATP na ito ay kakailanganin sa potosintesis ng paggawa ng asukal.

Maliban pa sa ATP, ang isa pang maliit na molekula ay mahalaga sa pagbuo ng asukal. Ito’y tinatawag na NADPH (isang pinaliit na anyo ng nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Ang mga molekula ng NADPH ay gaya ng maliliit na panghatid na trak, na ang bawat isa ay nagdadala ng atomo ng hidroheno sa isang naghihintay na enzyme na nangangailangan ng atomo ng hidroheno upang makagawa ng isang molekula ng asukal. Ang paglikha ng NADPH ay trabaho ng PSI complex. Samantalang ang isang photosystem (PSII) ay abala sa paghihiwalay ng mga molekula ng tubig at paggamit ng mga ito upang makagawa ng ATP, ang isa pang photosystem (PSI) ay tumatanggap ng liwanag at nagbubuga ng mga electron na sa kalaunan ay ginagamit upang makalikha ng NADPH. Kapuwa ang mga molekula ng ATP at NADPH ay naimbak sa lugar sa labas ng thylakoid para sa hinaharap na gamit sa linya ng paggawa para sa asukal.

Ang Panggabing Relyebo

Bilyun-bilyong tonelada ng asukal ang nagagawa taun-taon sa pamamagitan ng potosintesis, ngunit ang hindi gaanong malakas na mga reaksiyon sa potosintesis ay hindi talagang gumagawa ng anumang asukal. Ang ginagawa lamang ng mga ito ay ang ATP (“mga batirya”) at NADPH (“mga panghatid na trak”). Mula sa kalagayang ito, ginagamit ng mga enzyme na nasa stroma, o ang lugar na nasa labas ng thylakoid, ang ATP at NADPH upang makagawa ng asukal. Sa katunayan, ang halaman ay makagagawa ng asukal sa pusikit na kadiliman! Maihahambing mo ang chloroplast sa isang pabrika na may dalawang tauhan (PSI at PSII) sa loob ng mga thylakoid na nagpapangyaring magamit ang mga batirya at panghatid na mga trak (ATP at NADPH) ng ikatlong tauhan (pantanging mga enzyme) na nasa labas ng stroma. (Tingnan ang larawan 4.) Ang ikatlong tauhan na iyan ay gumagawa ng asukal sa pamamagitan ng mga atomo ng hidroheno at mga molekula ng carbon dioxide sa isang eksaktong pagkakasunud-sunod ng kemikal na mga reaksiyon na ginagamit ang mga enzyme sa stroma. Ang tatlong tauhang ito ay makapagtatrabaho sa araw, at ang tauhang gumagawa ng asukal ay nagtatrabaho rin naman sa gabi, sa paano man hanggang sa ang suplay ng ATP at NADPH mula sa nagtatrabaho sa umaga ay maubos na.

Maipalalagay mo ang stroma bilang isang uri ng selulang ahensiya na nagpapareha, na puno ng mga atomo at mga molekula na kailangang “ipakasal” sa isa’t isa subalit hindi kailanman makapagtatambal sa ganang sarili ng mga ito. Ang ilang enzyme ay gaya ng mumunting mapilit na mga tagapagpareha.a Ang mga ito’y molekula ng protina na may pantanging mga hugis na nagpapahintulot sa kanila na sunggaban ang tamang-tamang mga atomo o mga molekula para sa isang pantanging reaksiyon. Gayunman, hindi sila basta nakokontento sa pagpapakilala sa magiging mag-asawang molekula. Ang mga enzyme ay hindi masisiyahan hanggang sa kanilang makita na maganap ang kasalan, kaya kanilang susunggaban ang magsisipag-asawa at paghaharapin ang alumpihit na magkapareha, sapilitang ipinakakasal sa isang kemikal na paraan. Pagkatapos ng kasalan, palalayain ng mga enzyme ang bagong molekula at uulitin ang proseso, nang paulit-ulit. Ipinapasa sa stroma ang bahagyang nakumpletong mga molekula ng asukal na gayon na lamang ang bilis, inaayos muli ang mga ito, pinalalakas ang mga ito sa pamamagitan ng ATP, na idinaragdag ang carbon dioxide, ikinakabit ang hidroheno, at, sa wakas, naglalabas ng asukal na may tatlong carbon na babaguhin pa sa ibang lugar sa selula upang maging glucose at kung anu-ano pa.​—Tingnan ang larawan 5.

Bakit Luntian ang Damo?

Ang potosintesis ay higit pa sa basta simpleng kemikal na reaksiyon. Ito’y isang biyokemikal na tagapagtugma ng kahanga-hangang kasalimuutan at natatagong bagay. Ganito ang sabi ng aklat na Life Processes of Plants: “Ang potosintesis ay isang kahanga-hanga, lubusang kontroladong proseso para sa paggamit ng enerhiya ng mga photon ng araw. Ang napakasalimuot na kayarian ng halaman at ang kamangha-manghang kasalimuutan ng biyokemikal at henetikong mga kontrol na sumusupil sa gawain ng potosintesis ay maaaring malasin bilang mga pagpapahusay ng saligang proseso ng pagbitag ng photon at paggawa na maging nasa anyong kemikal ang enerhiya nito.”

Sa ibang pananalita, upang matuklasan kung bakit luntian ang damo ay ang pagmasdan na may pagtataka ang disenyo at teknolohiya na mas nakahihigit sa anumang bagay na nagawa ng mga tao​—kumokontrol sa sarili, nagmamantini sa sarili, na mga “makinang” gayon na lamang kaliliit na tumatakbo nang libu-libo, o milyun-milyon pa nga, na siklo sa bawat segundo (nang walang ingay, polusyon, o masasamang resulta), na ginagawang asukal ang sinag ng araw. Para sa atin ito’y isang pagkakataon upang malaman ang nasa isip ng isang disenyador at inhinyero na ubod nang husay​—ang ating Maylikha, ang Diyos na Jehova. Pag-isipan mo ito sa susunod na hangaan mo ang isa sa maganda, nagsusustine sa buhay, na pinakamahusay na mga pabrika ni Jehova o sa susunod na malakaran mo ang magandang luntiang damong iyon.

[Talababa]

[Picture Credit Line sa pahina 18]

Nakasingit na larawan: Colorpix, Godo-Foto

[Larawan sa pahina 19]

Paano napalaki ng potosintesis ang punong ito?

[Dayagram sa pahina 20]

Dayagram 1

[Dayagram sa pahina 20]

Dayagram 2

[Dayagram sa pahina 21]

Dayagram 3

[Dayagram sa pahina 21]

Dayagram 4

[Dayagram sa pahina 22]

Dayagram 5