De fotosyntheseformule die zonlicht omzet in energie

Sommige organismen moeten de energie creëren die ze nodig hebben om te overleven. Deze organismen kunnen energie uit zonlicht absorberen en gebruiken om suiker en andere organische stoffen zoals lipiden en eiwitten te produceren. De suikers worden vervolgens gebruikt om het organisme van energie te voorzien. Dit proces, fotosynthese genaamd, wordt gebruikt door fotosynthetische organismen, waaronder planten, algen en cyanobacteriën.

Fotosynthesevergelijking

Bij fotosynthese wordt zonne-energie omgezet in chemische energie. De chemische energie wordt opgeslagen in de vorm van glucose (suiker). Koolstofdioxide, water en zonlicht worden gebruikt om glucose, zuurstof en water te produceren. De chemische vergelijking voor dit proces is:

6CO₂ + 12H₂O + licht → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Zes moleculen koolstofdioxide (6CO₂) en twaalf moleculen water (12H₂O) worden daarbij verbruikt, terwijl glucose (C₆H₁₂O₆), zes moleculen zuurstof (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 in de bladeren. Omdat fotosynthese kooldioxide, water en zonlicht vereist, moeten al deze stoffen worden verkregen door of getransporteerd naar de bladeren. Koolstofdioxide wordt verkregen via kleine poriën in plantenbladeren, huidmondjes genaamd. Zuurstof wordt ook afgegeven via de huidmondjes. Water wordt door de plant door de wortels verkregen en via vasculaire plantenweefselsystemen aan de bladeren afgegeven. Zonlicht wordt geabsorbeerd door chlorofyl, een groen pigment dat zich in plantencelstructuren bevindt, chloroplasten genoemd. Chloroplasten zijn de plaatsen voor fotosynthese. Chloroplasten bevatten verschillende structuren, elk met specifieke functies:

• Buiten- en binnenmembranen- beschermende bedekkingen die chloroplaststructuren ingesloten houden.
• stroma-dichte vloeistof in de chloroplast. De plaats van omzetting van kooldioxide in suiker.
• thylakoid-afgeplatte zakachtige membraanstructuren. De plaats van omzetting van lichtenergie in chemische energie.
• Grana-dicht gelaagde stapels thylakoïde zakken. Plaatsen van omzetting van lichtenergie in chemische energie.
• chlorophyl-een groen pigment in de chloroplast. Absorbeert lichtenergie.

Stadia van fotosynthese

Fotosynthese vindt plaats in twee fasen. Deze fasen 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 treden bij de meeste planten gedurende de dag op.

Lichte reacties treden meestal op in de thylakoïde stapels van de grana. Hier wordt zonlicht omgezet in chemische energie in de vorm van ATP (molecuul met vrije energie) en NADPH (molecuul met hoog energetische elektronen). Chlorofyl absorbeert lichtenergie en start een reeks stappen die resulteren in de productie van ATP, NADPH en zuurstof (door het splitsen van water). Zuurstof wordt afgegeven via de huidmondjes. Zowel ATP als NADPH worden in de donkere reacties gebruikt om suiker te produceren.

Donkere reacties komen voor in het stroma. Koolstofdioxide wordt omgezet in suiker met behulp van ATP en NADPH. Dit proces staat bekend als koolstoffixatie of de Calvin-cyclus. De Calvin-cyclus kent drie hoofdfasen: koolstoffixatie, -reductie en regeneratie. Bij koolstoffixatie wordt koolstofdioxide gecombineerd met een 5-koolstofsuiker [ribulose1,5-bifosfaat (RuBP)] waardoor een 6-koolstofsuiker ontstaat. In de reductiestap worden ATP en NADPH geproduceerd in de lichte reactietrap 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 glyceraldehyde 3-fosfaat gecombineerd met ATP en worden terug omgezet in de 5-koolstof suiker RuBP. Met de cyclus voltooid, is RuBP beschikbaar om te worden gecombineerd met koolstofdioxide om de cyclus opnieuw te beginnen.

Fotosynthese Samenvatting

Samenvattend is fotosynthese een proces waarbij lichtenergie wordt omgezet in chemische energie en wordt gebruikt om organische verbindingen te produceren. In planten vindt fotosynthese typisch plaats in de chloroplasten die zich in plantenbladeren bevinden. 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 kooldioxide om suiker te produceren. Neem de fotosynthesequiz voor een overzicht van de fotosynthese.