Wat zijn de producten van fotosynthese?

Fotosynthese is de naam die wordt gegeven aan de reeks chemische reacties die door planten worden uitgevoerd om energie van de zon om te zetten in chemische energie in de vorm van suiker. Planten gebruiken met name energie uit zonlicht om te reageren kooldioxide en water om suiker te produceren (glucose) en zuurstof. Er treden veel reacties op, maar de algehele chemische reactie voor fotosynthese is:

• 6 CO₂ + 6 uur₂O + licht → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
• Kooldioxide + water + licht levert glucose + zuurstof op

In een plant komt de koolstofdioxide via bladstomaten langs binnen verspreiding. Water wordt door de wortels opgenomen en via het xyleem naar de bladeren getransporteerd. Zonne-energie wordt opgenomen door bladgroen in de bladeren. De reacties van fotosynthese komen voor in de chloroplasten van planten. Bij fotosynthetische bacteriën vindt het proces plaats waarbij chlorofyl of een verwant pigment in het plasmamembraan is ingebed. De bij fotosynthese geproduceerde zuurstof en water verlaten de huidmondjes.

Belangrijkste leerpunten

Planten reserveren eigenlijk heel weinig glucose voor onmiddellijk gebruik. Glucosemoleculen worden gecombineerd door dehydratatiesynthese om cellulose te vormen, dat wordt gebruikt als structureel materiaal. Dehydratiesynthese wordt ook gebruikt om glucose om te zetten in zetmeel, dat planten gebruiken om energie op te slaan.

De algehele chemische stof vergelijking is een samenvatting van een reeks chemische reacties. Deze reacties vinden plaats in twee fasen. De lichte reacties hebben licht nodig (zoals je je misschien kunt voorstellen), terwijl de donkere reacties worden gecontroleerd door enzymen. Ze hebben geen duisternis nodig - ze zijn gewoon niet afhankelijk van licht.

De lichtreacties absorberen licht en gebruiken de energie om elektronentransfers aan te drijven. De meeste fotosynthetische organismen vangen zichtbaar licht op, hoewel er enkele zijn die infrarood licht gebruiken. Producten van deze reacties zijn adenosinetrifosfaat (ATP) en verlaagd nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat (NADPH). In plantencellen vinden de lichtafhankelijke reacties plaats in het chloroplast thylakoïd membraan. De algemene reactie voor de lichtafhankelijke reacties is:

• 2 uur₂O + 2 NADP⁺ + 3 ADP + 3 P_ik + licht → 2 NADPH + 2 H⁺ + 3 ATP + O₂

In het donkere stadium verminderen ATP en NADPH uiteindelijk kooldioxide en andere moleculen. Kooldioxide uit de lucht wordt 'gefixeerd' in een biologisch bruikbare vorm, glucose. In planten, algen en cyanobacteriën worden de donkere reacties de Calvin-cyclus genoemd. Bacteriën kunnen verschillende reacties gebruiken, waaronder een omgekeerde citroenzuurcyclus. De algemene reactie voor de lichtonafhankelijke reactie van een plant (Calvin-cyclus) is:

• 3 CO₂ + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H⁺ → C₃H₆O₃-fosfaat + 9 ADP + 8 P_ik + 6 NADP⁺ + 3 uur₂O

Tijdens koolstofbinding wordt het drie-koolstofproduct van de Calvin-cyclus omgezet in het uiteindelijke koolhydraatproduct.

Zoals bij elke chemische reactie bepaalt de beschikbaarheid van de reactanten de hoeveelheid producten die gemaakt kunnen worden. Door de beschikbaarheid van kooldioxide of water te beperken, wordt de productie van glucose en zuurstof vertraagd. Ook wordt de snelheid van de reacties beïnvloed door de temperatuur en de beschikbaarheid van mineralen die nodig kunnen zijn bij de tussenreacties.

De algehele gezondheid van de plant (of ander fotosynthetisch organisme) speelt ook een rol. De snelheid van metabole reacties wordt mede bepaald door de rijpheid van het organisme en of het bloeit of vrucht draagt.

Als u tijdens een test naar fotosynthese wordt gevraagd, wordt u mogelijk gevraagd om de producten van de reactie te identificeren. Dat is best makkelijk, toch? Een andere vorm van de vraag is te vragen wat er is niet een product van fotosynthese. Helaas is dit geen open vraag, die u gemakkelijk kunt beantwoorden met "ijzer" of "een auto" of "uw" moeder. "Meestal is dit een meerkeuzevraag, waarbij moleculen worden opgesomd die reactanten of producten zijn fotosynthese. Het antwoord is elke keuze behalve glucose of zuurstof. De vraag kan ook worden geformuleerd om te beantwoorden wat er is niet een product van de lichte reacties of de donkere reacties. Het is dus een goed idee om de algemene reactanten en producten voor de algemene fotosynthesevergelijking, de lichte reacties en de donkere reacties te kennen.

• Bidlack, J.E.; Stern, K.R.; Jansky, S. (2003). Inleidende plantenbiologie. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-290941-8.
• Blankenship, R.E. (2014). Moleculaire mechanismen van fotosynthese (2e ed.). John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4051-8975-0.
• Reece J.B., et al. (2013). Campbell Biology. Benjamin Cummings. ISBN 978-0-321-77565-8.