Fotosynthese is het biologische proces dat lichtenergie omzet in chemische energie opgeslagen in suiker. Volgens National Geographic Education gebruiken planten zonlicht, water en koolstofdioxide om zuurstof en energie in de vorm van suiker te creëren, waarbij zij koolstofdioxide en water opnemen en zuurstof vrijstellen terwijl zij energie opslaan in glucosemoleculen.
Waar het gebeurt: in de chloroplast
Het proces vindt plaats in chloroplasten, organellen die voorkomen in plant- en algencellen, volgens National Geographic Education. Chloroplasten bevatten twee sleutelgebieden beschreven in biologische referenties op bio.libretexts.org: de thylakoidmembranen, waar lichtafhankelijke reacties optreden, en het stroma, de vloeibare ruimte waar de lichtafhankelijke reacties van de Calvincyclus plaatsvinden.
Chlorofyl, het groene pigment verpakt in de thylakoidmembranen, absorbeert energie voornamelijk van blauwe en rode lichgolflengten terwijl het groen licht weerspiegelt, wat de reden is waarom de meeste bladeren groen lijken, volgens National Geographic Education.
Stadium één: de lichtafhankelijke reacties
In het thylakoidmembraan wordt de lichtenergie die door chlorofyl in een structuur genaamd fotosysteem II wordt geabsorbeerd, gebruikt om watermoleculen te splitsen, volgens bio.libretexts.org. Deze splitsing geeft twee elektronen, twee waterstofatomen en één zuurstofatoom vrij; de zuurstof wordt als bijproduct vrijgesteld, wat de bron is van de zuurstof die planten afgeven.
De vrijgemaakte elektronen reizen via een elektronentransportketen van fotosysteem II via een complex genaamd cytochroom b6f naar fotosysteem I, verliest energie onderweg en wordt opnieuw geënergiseerd door licht dat wordt geabsorbeerd bij fotosysteem I, volgens bio.libretexts.org. Als elektronen door cytochroom b6f reizen, worden waterstofionen over het thylakoidmembraan gepompt, waardoor een concentratiegradiënt ontstaat. Deze gradiënt drijft chemiosmose aan, waarbij ATP-synthase een fosfaatgroep aan ADP toevoegt om ATP te vormen. Bij fotosysteem I worden hoogenergetische elektronen uiteindelijk gebruikt om NADP⁺ om te zetten in NADPH.
Het nettoresultaat van dit stadium, zoals samengevat door bio.libretexts.org, is de reactie: 2 H₂O + 2 NADP⁺ + 3 ADP + 3 Pi → O₂ + 2 NADPH + 3 ATP. De hier geproduceerde ATP en NADPH brengen chemische energie naar het tweede stadium.
Stadium twee: de Calvincyclus
De Calvincyclus vindt plaats in het stroma en vereist geen direct licht, volgens bio.libretexts.org. Het verloopt in drie stadia. Ten eerste, bij koolstofvastlegging, combineert het enzym RuBisCO koolstofdioxide met een vijfkoolstofmolecuul genaamd RuBP, wat twee moleculen 3-fosfoglyceraat (3-PGA) produceert voor elke vastgelegde CO₂.
Ten tweede, bij reductie, zetten ATP en NADPH die tijdens de lichtafhankelijke reacties zijn ontstaan, 3-PGA om in glycerinaldehyde-3-fosfaat (G3P), het bouwsteen dat planten gebruiken om glucose en andere koolhydraten te maken. Ten derde, bij regeneratie, wordt het meeste van het geproduceerde G3P gebruikt om RuBP opnieuw op te bouwen, waarbij extra ATP wordt gebruikt, zodat de cyclus kan doorgaan, volgens bio.libretexts.org.
Het produceren van één G3P-molecuul vereist drie turns van de cyclus, waarbij drie CO₂-moleculen, negen ATP en zes NADPH worden verbruikt; het bouwen van één glucosemolecuul vereist zes turns van de cyclus, volgens bio.libretexts.org.
Waarom fotosynthese belangrijk is buiten de plant
National Geographic Education stelt dat het meeste leven op Aarde afhankelijk is van fotosynthese: herbivoren krijgen energie door planten te eten, en carnivoren krijgen het indirect door herbivoren te eten, waardoor fotosynthese het instappunt voor energie in de meeste voedselketens wordt. Het proces is ook de primaire bron van atmosferische zuurstof.
Landplanten zijn niet de enige fotosyntheseproducenten die belangrijk zijn voor de zuurstoftoevoer van de planeet. Volgens de National Ocean Service van NOAA komt ongeveer de helft van de zuurstof op Aarde uit de oceaan, geproduceerd door fytoplankton — drijvende planten, algen en sommige bacteriën die fotosynthese kunnen uitvoeren. NOAA benadrukt Prochlorococcus, beschreven als het kleinste fotosyntheseorganisme op Aarde, als een soort die alleen tot 20% van de zuurstof in de gehele biosfeer produceert, meer dan alle tropische regenwouden samen.
NOAA merkt ook op dat er een belangrijk voorbehoud is: in de oceaan wordt ongeveer evenveel zuurstof geproduceerd door fotosynthese als door marien leven wordt verbruikt via respiratie en ontbinding, dus de oceaan functioneert meer als een uitgebalanceerde zuurstofcyclus dan als een netto atmosferische winst.
De twee stadia in één oogopslag
Lichtafhankelijke reacties vs. de Calvincyclus| Kenmerk | Lichtafhankelijke reacties | Calvincyclus |
|---|
| Locatie in chloroplast | Thylakoidmembraan | Stroma |
|---|
| Heeft direct licht nodig? | Ja | Nee |
|---|
| Belangrijkste invoer | Licht, water (H₂O) | CO₂, ATP, NADPH |
|---|
| Belangrijkste uitvoer | ATP, NADPH, O₂ | G3P (bouwsteen van glucose), ADP, NADP⁺ |
|---|
| Sleutelmolecuul/enzym | Chlorofyl, fotosystemen I & II | RuBisCO |
|---|
Dit stuk is gemaakt met kunstmatige intelligentie en vóór publicatie automatisch op bronnen gecontroleerd. Ziet u een fout, vraag dan om een correctie. Correctie of weerwoord aanvragen · Hoe we dit maken
