Wat is plantenbiosynthese?
Biosynthese van planten is het verzamelen van natuurlijke processen die planten ondergaan om anorganische minerale elementen zoals kalium en stikstof in bodem om te zetten, samen met elementen in water en lucht in voedingsstoffen, met behulp van energie die aanvankelijk van zonlicht is afgeleid. Deze processen worden opgesplitst in drie basiscategorieën voor planten, waaronder fotosynthese, ademhaling en chemische synthese. Net als dieren en andere levende organismen zoals bacteriën, vertrouwen planten op de uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide in de atmosfeer om te overleven. Ze synthetiseren en breken ook veel van dezelfde verbindingen in plantenbiosynthese op die dieren doen, waaronder aminozuren, lipiden en koolhydraten.
Inzicht in de belangrijkste processen van fotosynthese en cellulaire ademhaling in planten is de eerste stap om biosynthese te begrijpen in het algemeen. Fotosynthese is een proces dat de energie van zichtbaar licht in specifieke golflengtes haalt en het in suikermoleculen opslaatin planten door het gebruik van choloroplasten. Chloroplasten zijn kleine organellen in plantencellen die chlorofyl bevatten, een groene verbinding die planten hun kleur geeft en wordt gebruikt bij het synthetiseren van koolhydraten zoals suiker.
Plantbiosynthese maakt gebruik van drie verschillende soorten pigmenten om de opname van licht te maximaliseren. Het pigmentchlorofyl a absorbeert het licht het sterkst rond de 430 nanometer golflengte, die grotendeels blauw van kleur is, en chlorofyl b absorbeert licht rond een 470 nanometer golflengte die waar groen is. Een ander pigment geproduceerd door sommige planten is carotenoïde, die licht absorbeert in het gele tot oranje bereik van het zichtbare spectrum van 500 nanometer golflengten of groter.
Planten ademhaling is ook een belangrijk kenmerk van hoe planten functioneren om koolstofdioxide in te nemen en zuurstof als afvalgas te verwijderen, maar ze ademen deze gassen niet in en uitDieren doen. Het ademhalingsproces in plantenbiosynthese omvat planten waardoor lucht in hun externe cellulaire structuur kan diffunderen, waarbij deze gecombineerde gassen vervolgens worden getransporteerd door water naar interne cellulaire membranen. De energie voor ademhaling komt van opgeslagen glucose die is gemaakt tijdens fotosynthese. Planten breken glucose af voor energie, net zoals dieren, en zijn er vrij efficiënt in met een netto energiewinst van 22% tot 38%. Dit is superieur aan vele vormen van moderne menselijke technologie, zoals de auto, die minder dan 25% efficiënt is in het omzetten van benzine in energie voor beweging.
Het energieproductieproces in plantenbiosynthese is gebaseerd op dezelfde chemische reactie die alle dieren gebruiken om energie te genereren. Planten maken gebruik van moleculen van adenosinetrifosfaat (ATP) om zowel op te slaan als te vrijgeven energie, aangezien ATP zowel chemisch is opgebouwd als afgebroken door mitochondriën in plantencellen. Het verschil tussen planten en dieren in dit proces is dat de afvalproducten oF energieproductie voor planten zijn ook glucose, zuurstof en water, allemaal essentiële verbindingen waarop dieren vertrouwen om te overleven.
Plantenmetabolisme van andere chemicaliën kan extreem complex zijn en de wetenschap is ingewikkeld betrokken bij het bestuderen van biosyntheseroutes in planten vanwege de vele soorten bruikbare organische verbindingen die planten produceren. Planten enzymen staan bekend als van 2011 om meer dan 200.000 verschillende soorten chemicaliën te synthetiseren, waarvan vele kunnen worden geoogst voor gebruik in voedselproducten en medicijnen. De meeste commercieel bruikbare verbindingen geproduceerd door de biosynthese van planten kunnen echter niet worden gemaakt door kunstmatige middelen in laboratoriumomgevingen, dus de planten zelf moeten worden gekweekt om de chemicaliën te oogsten. Onderzoek naar plantenbiosynthese vanaf 2011 richt zich op de werkelijke methodologie die een plant gebruikt om een verbinding te creëren, en, zodra dit grondig wordt begrepen, kunnen celculturen van de plant in grote aantallen worden gekweekt om de chemische commercieel te produceren.