Back to the topics list

fotosynthese

Alle levende wezens hebben energie nodig om te kunnen leven. Deze energie halen ze uit voedsel. Maar heb je ooit planten voedsel zien eten? Hoe komen ze dan aan hun energie? Planten krijgen hun energie via een proces dat fotosynthese wordt genoemd en waarmee ze hun voedsel kunnen maken. Lees verder om meer te weten te komen over dit interessante onderwerp.

leerdoelen

In deze les gaan we het volgende leren

1. Definitie van fotosynthese
2. Chemische reacties die optreden tijdens fotosynthese
3. Stappen in het fotosyntheseproces waardoor fototrofen hun voedsel kunnen maken
4. Twee hoofdfasen van fotosynthese: lichtreactie en donkerreactie
5. Vier verschillende soorten pigmenten die betrokken zijn bij fotosynthese

Fotosynthese is een proces waarbij fototrofen lichtenergie omzetten in chemische energie, die wordt gebruikt om cellulaire activiteiten te voeden. Het neemt de chloroplasten op via pigmenten zoals chlorofyl a, chlorofyl b, caroteen en xanthofyl.

Alle groene planten en een paar andere autotrofe organismen zijn afhankelijk van fotosynthese om koolstofdioxide, water en zonlicht te gebruiken om voedingsstoffen te synthetiseren. Zuurstof is het bijproduct van fotosynthese.

Net als groene planten voeren ook enkele andere organismen fotosynthese uit. Deze omvatten prokaryoten zoals paarse bacteriën, cyanobacteriën en groene zwavelbacteriën.

Fotosynthesereactie kan worden weergegeven als:

Kooldioxide + Water ========= Glucose + Zuurstof

(Zonlicht)

Belang van fotosynthese

Fotosynthese is essentieel voor het bestaan ​​van al het leven op aarde. Het speelt een belangrijke rol in de voedselketen. Het stelt planten in staat om op deze manier hun voedsel te creëren, waardoor ze primaire producenten worden.

Bij fotosynthese komt er ook zuurstof vrij in de atmosfeer. Zuurstof is nodig voor de meeste organismen om te overleven.

Plaats van fotosynthese

Fotosynthese vindt plaats in bladgroenkorrels in planten en blauwalgen. Alle groene delen van een plant, inclusief de groene stengels, groene bladeren en kelkblaadjes, bevatten chloroplasten.

Chloroplasten zijn alleen aanwezig in plantencellen en bevinden zich in de mesofylcellen van bladeren.

Fotosynthese-vergelijking

Bij fotosynthese reageren koolstofdioxide en water om twee producten te vormen, namelijk zuurstof en glucose. Dit is een endotherme reactie.

6CO ₂ + 6H ₂ O = C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂

In tegenstelling tot planten produceren niet alle bacteriën zuurstof als bijproduct van fotosynthese. Bacteriën die geen zuurstof produceren als bijproduct van fotosynthese worden anoxygene fotosynthetische bacteriën genoemd. Bacteriën die zuurstof produceren als bijproduct van de fotosynthese worden zuurstofrijke fotosynthesebacteriën genoemd.

Fotosynthetische pigmenten

Er zijn vier verschillende soorten pigmenten aanwezig in bladeren:

1. Chlorofyl een
2. Chlorofyl b
3. Xanthofylen
4. Carotenoïden

Stappen van het proces

Op cellulair niveau vindt het fotosyntheseproces plaats in celorganellen die chloroplasten worden genoemd. Deze organellen bevatten een groengekleurd pigment, chlorofyl genaamd, dat verantwoordelijk is voor de karakteristieke groene kleur van de bladeren.

Structureel bestaat een blad uit bladsteel, epidermis en een lamina. De lamina wordt gebruikt voor de absorptie van zonlicht en koolstofdioxide tijdens fotosynthese.

• Tijdens het fotosyntheseproces komt kooldioxide via de huidmondjes binnen, water wordt door de wortelharen uit de grond geabsorbeerd en via de xyleemvaten naar de bladeren getransporteerd. Chlorofyl absorbeert de lichtenergie van de zon om watermoleculen te splitsen in waterstof en zuurstof.
• De waterstof uit watermoleculen en koolstofdioxide die uit de lucht wordt geabsorbeerd, wordt gebruikt bij de productie van glucose. Bovendien komt zuurstof via de bladeren als afvalproduct in de atmosfeer terecht.
• Glucose is een voedselbron voor planten die energie levert voor groei en ontwikkeling, terwijl de rest wordt opgeslagen in de wortels, bladeren en vruchten voor later gebruik.
• Pigmenten zijn andere fundamentele cellulaire componenten van fotosynthese. Het zijn de moleculen die kleur geven en ze absorberen licht op een bepaalde golflengte en reflecteren het niet-geabsorbeerde licht terug. Alle groene planten bevatten voornamelijk chlorofyl a, chlorofyl b en carotenoïden die aanwezig zijn in de thylakoïden van bladgroenplasten. Het wordt voornamelijk gebruikt om lichtenergie op te vangen. Chlorofyl-a is het belangrijkste pigment.

Twee stadia van fotosynthese

Het proces van fotosynthese vindt plaats in twee fasen:

• Lichtafhankelijke reactie of lichtreactie
• Lichtonafhankelijke reactie of donkere reactie

Lichtreactie van fotosynthese of lichtafhankelijke reactie

• Fotosynthese begint met de lichtreactie. Het wordt alleen overdag uitgevoerd in de aanwezigheid van zonlicht. Bij planten vindt de lichtreactie plaats in de thylakoïdmembranen van chloroplasten.
• Binnen de thylakoïdmembranen bevinden zich zakachtige structuren, Grana genaamd, die licht verzamelen.
• De lichtenergie wordt omgezet in ATP en NADPH, die worden gebruikt in de tweede fase van de fotosynthese. Er wordt water gebruikt en er wordt zuurstof geproduceerd.

De chemische vergelijking in de lichtreactie van fotosynthese kan worden teruggebracht tot:

2H ₂ O + 2NADP + 3ADP + 3Pi = O ₂ + 2NADPH + 3ATP

Donkere reactie van fotosynthese of lichtonafhankelijke reactie

• Dit wordt ook wel een koolstoffixatiereactie genoemd.
• Het is een lichtonafhankelijk proces waarbij suikermoleculen worden gevormd uit de water- en koolstofdioxidemoleculen.
• De donkerreactie vindt plaats in het stroma van de chloroplast, waar ze de NADPH- en ATP-producten van de lichtreactie gebruiken.
• Planten vangen de koolstofdioxide uit de atmosfeer via huidmondjes en gaan door naar de Calvin-cyclus.
• In de Calvin-cyclus sturen de tijdens de lichtreactie gevormde ATP en NADPH de reactie aan en zetten zes moleculen koolstofdioxide om in één suikermolecuul of glucose.

De chemische vergelijking voor de donkerreactie is

3CO ₂ + 6NADPH + 5H ₂ O + 9ATP = G3P + 2H + 6NADP + 9ADP +8Pi

(Waar G3P glyceraldehyde-3-fosfaat is)