Sommige organismen hebben de energie nodig die ze nodig hebben om te overleven. Deze organismen zijn in staat energie uit zonlicht te absorberen en te gebruiken om te produceren suiker en andere organische verbindingen zoals lipiden en eiwitten. De suikers worden vervolgens gebruikt om het organisme van energie te voorzien. Dit proces, fotosynthese genaamd, wordt gebruikt door fotosynthetische organismen inclusief planten, algenen cyanobacteriën.
Fotosynthesevergelijking
Bij fotosynthese wordt zonne-energie omgezet in chemische energie. De chemische energie wordt opgeslagen in de vorm van glucose (suiker). Kooldioxide, water en zonlicht worden gebruikt om glucose, zuurstof en water te produceren. De chemische vergelijking voor dit proces is:
6CO2 + 12 uur2O + licht → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Zes moleculen koolstofdioxide (6CO2) en twaalf moleculen water (12H2O) worden verbruikt tijdens het proces, terwijl glucose (C6H12O6), zes zuurstofmoleculen (6O2), en zes moleculen water (6H2O) worden geproduceerd.
Deze vergelijking kan worden vereenvoudigd als: 6CO2 + 6H2O + licht → C6H12O6 + 6O2.
Fotosynthese in planten
In planten vindt fotosynthese voornamelijk plaats binnen de bladeren. Omdat fotosynthese kooldioxide, water en zonlicht vereist, moeten al deze stoffen worden verkregen door of getransporteerd naar de bladeren. Koolstofdioxide wordt verkregen door kleine poriën in bladeren van planten, huidmondjes genaamd. Zuurstof komt ook vrij via de huidmondjes. Water wordt door de plant via de wortels verkregen en via de bladeren aan de bladeren afgegeven weefselsystemen van vaatplanten. Zonlicht wordt geabsorbeerd door chlorofyl, een groen pigment dat zich in bevindt plantencel structuren genoemd chloroplasten. Chloroplasten zijn de plaatsen van fotosynthese. Chloroplasten bevatten verschillende structuren, elk met specifieke functies:
- Buiten- en binnenmembranen- beschermende bedekkingen die chloroplaststructuren gesloten houden.
- Stroma- dichte vloeistof in de chloroplast. De plaats waar kooldioxide wordt omgezet in suiker.
- Thylakoid- afgeplatte zakachtige membraanstructuren. De plaats waar lichtenergie wordt omgezet in chemische energie.
- Grana- dicht gelaagde stapels thylakoïde zakjes. Plaatsen van omzetting van lichtenergie in chemische energie.
- Chlorofyl—Een groen pigment in de chloroplast. Absorbeert lichtenergie.
Stadia van fotosynthese
Fotosynthese vindt plaats in twee fasen. Deze stadia worden de lichte reacties en de donkere reacties genoemd. De lichtreacties vinden plaats in aanwezigheid van licht. De donkere reacties vereisen geen direct licht, maar donkere reacties komen bij de meeste planten overdag voor.
Lichte reacties komen meestal voor in de thylakoïde stapels van de grana. Hier wordt zonlicht omgezet in chemische energie in de vorm van ATP (vrije energie bevattende molecule) en NADPH (hoge energie elektronendragende molecule). Chlorofyl absorbeert lichtenergie en start een reeks stappen die resulteren in de productie van ATP, NADPH en zuurstof (door het splitsen van water). Zuurstof komt vrij via de huidmondjes. Zowel ATP als NADPH worden in het donker gebruikt om suiker te produceren.
Donkere reacties voorkomen in het stroma. Kooldioxide wordt omgezet in suiker met ATP en NADPH. Dit proces staat bekend als koolstoffixatie of de Calvin-cyclus. De Calvin-cyclus heeft drie hoofdfasen: koolstofbinding, reductie en regeneratie. Bij koolstoffixatie wordt koolstofdioxide gecombineerd met een 5-koolstofsuiker [ribulose1,5-bifosfaat (RuBP)] waardoor een 6-koolstofsuiker ontstaat. In de reductiefase worden ATP en NADPH geproduceerd in de lichte reactiefase gebruikt om de 6-koolstofsuiker om te zetten in twee moleculen van een 3-koolstof koolhydraat, glyceraldehyde 3-fosfaat. Glyceraldehyde 3-fosfaat wordt gebruikt om glucose en fructose te maken. Deze twee moleculen (glucose en fructose) combineren om sucrose of suiker te maken. In de regeneratiefase worden sommige moleculen van glyceraldehyde 3-fosfaat gecombineerd met ATP en terug omgezet in de 5-koolstofsuiker RuBP. Nu de cyclus is voltooid, is RuBP beschikbaar om te worden gecombineerd met koolstofdioxide om de cyclus opnieuw te beginnen.
Samenvatting fotosynthese
Samenvattend is fotosynthese een proces waarbij lichtenergie wordt omgezet in chemische energie en gebruikt om organische verbindingen te produceren. In planten vindt fotosynthese meestal plaats binnen de chloroplasten in plantenbladeren. Fotosynthese bestaat uit twee fasen, de lichte reacties en de donkere reacties. De lichtreacties zetten licht om in energie (ATP en NADHP) en de donkere reacties gebruiken de energie en koolstofdioxide om suiker te produceren. Voor een overzicht van fotosynthese, neem de Fotosynthese Quiz.